RICARDO DE NARDI FONOFF - USP · 2016-06-21 · Santos, Lucas da Costa Produção de biomassa e...

Universidade de São Paulo

Escola Superior de Agricultura “Luiz de Queiroz”

Produção de biomassa e eficiência no uso da água para oito variedades de

cana-de-açúcar irrigadas por gotejamento em dois ciclos de cultivo

Lucas da Costa Santos

Tese apresentada para obtenção do título de Doutor em

Ciências. Área de concentração: Engenharia de Sistemas

Agrícolas

Piracicaba

2016

Lucas da Costa Santos Engenheiro Agrônomo

Produção de biomassa e eficiência no uso da água para oito variedades de cana-de-

açúcar irrigadas por gotejamento em dois ciclos de cultivo

versão revisada de acordo com a resolução CoPGr 6018 de 2011

Orientador:

Prof. Dr. RUBENS DUARTE COELHO

Tese apresentada para obtenção do título de Doutor em

Ciências. Área de concentração: Engenharia de Sistemas

Agrícolas

Piracicaba

2016

Dados Internacionais de Catalogação na Publicação

DIVISÃO DE BIBLIOTECA - DIBD/ESALQ/USP

Santos, Lucas da Costa Produção de biomassa e eficiência no uso da água para oito variedades de cana-de-

açúcar irrigadas por gotejamento em dois ciclos de cultivo / Lucas da Costa Santos. - - versão revisada de acordo com a resolução CoPGr 6018 de 2011. - - Piracicaba, 2016.

195 p. : il.

Tese (Doutorado) - - Escola Superior de Agricultura “Luiz de Queiroz”.

1. Irrigação sob déficit 2. Saccharum spp 3. Déficit hídrico 4. Produtividade da água 5. Rendimento de colmos 6. Biomassa 7. Etanol de segunda geração I. Título

CDD 633.61 S237p

“Permitida a cópia total ou parcial deste documento, desde que citada a fonte – O autor”

3

Aos meus pais, José Pedro e Severina, que sempre foram e continuam

sendo o meu alicerce, nunca medindo esforços para que os meus sonhos

se realizassem. Essa vitória também é de vocês!

Aos meus irmãos, Luciana, Luciene e Luiz Pedro, pelo apoio irrestrito

em todos os momentos da minha vida.

DEDICO

À minha querida esposa Adma,

pelo companheirismo sem barreiras e

por saber que estará sempre ao meu lado.

OFEREÇO

5

AGRADECIMENTOS

Agradeço primeiramente a Deus, pela vida, e por todas as oportunidades que o

Senhor tem me permitido sonhar e realizar;

Ao meu pai e à minha mãe, pela dedicação, ensinamentos, apoio, carinho e

incentivo ao longo de toda minha vida, ingredientes que me mantiveram sempre forte, por

mais difícil que tenha sido o trajeto;

Aos meus irmãos, a amizade e a presença sempre constante de vocês me fortalece a

todo momento;

A minha amada esposa, pelo amor, carinho, compreensão e motivação constante,

além da parceria incondicional em nossos “grandes” projetos de vida;

Ao meu orientador, Prof. Dr. Rubens Duarte Coelho, pela oportunidade,

ensinamentos, amizade e, sobretudo, pela confiança depositada em mim no decorrer do curso,

todos estes ingredientes foram imprescindíveis para o meu amadurecimento acadêmico e

pessoal;

Aos amigos e “irmãos” de orientação, Daniel Philipe Veloso Leal, Eusímio

Felisbino Fraga Junior e Fernando da Silva Barbosa. A parceria estabelecida com vocês é para

toda vida;

Aos amigos da república, Guilherme Pereira, Yuri Caires, Thiago Aragão, Rafael

Tassinari, Mateus Vicente, Hugo Rosa, Stevan Bordignon e Gustavo Martins, pela amizade e

bons momentos de descontração;

Aos amigos pós-graduandos e também colaboradores no Projeto “PAC-CANA”,

Jonathan Lizcano, Marcos Amaral, Nathália Ribeiro e Timóteo Barros, além dos estagiários

de iniciação científica, Liz Oliveira e Vinícius Perin, a colaboração de vocês foi fundamental

na realização dos experimentos.

Aos amigos, Alex Almeida, Asdrúbal Ramires, Jéfferson Costa, Jefferson Vieira,

pela amizade, conselhos, “discussões científicas” e convívio diário.

Aos amigos e colegas do departamento, Acácio Perbone, Bruno Alves, Bruno Lena,

Bruno Marçal, Diego Brandão, Érica Nakai, Hermes Rocha, Hugo Thaner, Irineu Andrade,

João Paulo, José Guilherme, Lívia Previatello, Luis Carvalho, Magda Bonilla, Maria

Alejandra, Osvaldo Nogueira, Rafael Dreux, Rafael Maschio, Wagner Wolff entre outros não

citados, pelo convívio e momentos de descontração;

Aos Professores, Dr. Tarlei Arriel Botrel, Dr. Paulo César Sentelhas e Dr. Marcelo

de Almeida Silva, pela colaboração e importantes sugestões de melhoria a minha pesquisa

durante o exame de qualificação;

Aos professores Dr. Fábio Ricardo Marin, Dr. José Antônio Frizzone, Dr. Luiz

Roberto Angelocci, Dra. Patrícia Angélica Alves Marques, Dr. Paulo César Sentelhas, Dr.

6

Sérgio Nascimento Duarte e Dra. Sônia Maria de Stefano Piedade, pelos ensinamentos e por

compartilharem um pouco de suas experiências;

A todos os funcionários do Departamento de Engenharia de Biossistemas, em

especial às secretárias, Ângela, Beatriz, Davilmar e Paula, e ainda aos colaboradores diretos

na instalação e condução dos experimentos, Afonso, Agnaldo, Sr. Antônio, Áureo, Ezequiel,

Gilmar, Hélio, José Geraldo, Juarez, Luiz, Marinaldo e Paulinha, agradeço a todos pela

colaboração.

À Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo – FAPESP e à Empresa

Odebrecht Agroindustrial, que através do Projeto PITE 2012/50083-7 disponibilizaram os

recursos financeiros necessários para a realização deste projeto de pesquisa e para meu

treinamento no exterior, podendo participar do "DSSAT 2014 International Training

Program" realizado em Griffin na Georgia - EUA.

Aos colaboradores da Empresa Odebrecht Agroindustrial, os engenheiros Américo

Ferraz Dias Neto e Bernardo Yasuhiro Ide, pelas sugestões e experiências compartilhadas nas

visitas e reuniões científicas realizadas ao longo do experimento. Aos Srs. Carlos

Calmanovici e Frederico Ramazzine Braga pelo apoio administrativo relacionado à gestão do

contrato com a Empresa Odebrecht.

Ao Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia em Engenharia da Irrigação

(INCTEI) em especial ao Prof. Dr. José Antônio Frizzone, aos Engenheiros Yoran Kontral,

Daniel Pedroso, Marcos Kawasse e Daniel Neves (Empresa Netafim), Dr. Márcio Santos

(Empresa Lindsay), Prof. Derrel Martin (University of Nebraska), Prof. Ronnie D. Green

(Water for Food Institute), Engenheiros Urubathan Palhares Klink, José Guilherme Scanavini

(CanaVialis - Monsanto) e Dr. Geoff Inman-Bamber (CSIRO-Austrália) pelo apoio no

encaminhamento deste projeto de pesquisa.

Ao programa de Pós-Graduação em Engenharia de Sistemas Agrícolas

ESALQ/USP, pela oportunidade de realização do curso.

Ao Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico – CNPq, pela

concessão da bolsa de estudos.

Por fim, agradeço a todos que de forma direta ou indireta participaram dessa fase da

minha vida, ajudando, orientando ou mesmo aconselhando.

7

BIOGRAFIA

Lucas da Costa Santos, filho de José Pedro Pereira dos Santos e Severina da Costa Santos,

nasceu em Bom Jesus da Lapa/BA, em 20 de dezembro de 1984.

Em dezembro de 2002 concluiu o ensino médio juntamente com o curso profissionalizante

(técnico em agropecuária), na Escola Agrotécnica Federal “Antônio José Teixeira”

(atualmente Instituto Federal Baiano), na cidade de Guanambi/BA.

Em setembro de 2005, iniciou o curso de Engenharia Agronômica na Universidade Estadual

do Sudoeste da Bahia – UESB, localizada na cidade de Vitória da Conquista/BA. Durante três

anos foi bolsista de iniciação científica e graduou-se no primeiro semestre de 2010.

Em agosto de 2010, iniciou o mestrado na Faculdade de Ciências Agronômicas da

Universidade Estadual Paulista – FCA/UNESP, campus de Botucatu, no Programa de

Irrigação e Drenagem, concluindo o curso em julho de 2012.

Em agosto do mesmo ano, iniciou seu doutoramento pela Escola Superior de Agricultura

“Luiz de Queiroz”, na Universidade de São Paulo – ESALQ/USP, vindo a obter o título de

doutor em Ciências (Engenharia de Sistemas Agrícolas) em abril de 2016.

9

“Penso nas aventuras insignificantes da minha vida,

nos meus temores pequenos, porém grandes aos meus olhos.

Tantos foram os obstáculos que tive de superar,

para só agora perceber que existe um só motivo à razão de tudo:

viver para contemplar o amanhecer de um novo dia e

enxergar a luz que ilumina o mundo”

(antiga canção esquimó)

11

SUMÁRIO

RESUMO ................................................................................................................................. 15

ABSTRACT ............................................................................................................................. 17

LISTA DE FIGURAS .............................................................................................................. 19

LISTA DE TABELAS ............................................................................................................. 25

1 INTRODUÇÃO ..................................................................................................................... 29

2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA .............................................................................................. 33

2.1 Cana-de-açúcar: origem, história e importância ................................................................. 33

2.2 Aspectos gerais da cultura .................................................................................................. 35

2.3 Dinâmica da área foliar ...................................................................................................... 38

2.4 Crescimento e acúmulo de biomassa .................................................................................. 39

2.5 Irrigação na cana-de-açúcar ................................................................................................ 42

2.6 Produtividade da água ........................................................................................................ 45

2.7 Produtividade da água para a cana-de-açúcar..................................................................... 48

3 MATERIAL E MÉTODOS ................................................................................................... 53

3.1 Localização e caracterização da área experimental ............................................................ 53

3.2 Delineamento experimental e tratamentos ......................................................................... 55

3.3 Montagem da plataforma PAC-Cana ................................................................................. 62

3.4 Solo e caracterização físico-químico-hídrica ..................................................................... 64

3.5 Sistema de irrigação............................................................................................................ 67

3.6 Sensores de solo e meteorológicos ..................................................................................... 69

3.7 Condução dos experimentos ............................................................................................... 72

3.7.1 Plantio e transplantio das mudas ..................................................................................... 72

3.7.2 Manejo fitossanitário e nutricional .................................................................................. 73

3.7.3 Manejo da irrigação ......................................................................................................... 77

3.8 Variáveis mensuradas nos experimentos ............................................................................ 79

3.8.1 Área foliar ........................................................................................................................ 80

3.8.1.1 Determinação da área foliar (AF) ................................................................................. 80

3.8.1.2 Área foliar específica (AFE)......................................................................................... 82

3.8.1.3 Fator de forma (FF) ...................................................................................................... 82

3.8.1.4 Índice de área foliar (IAF) ............................................................................................ 83

3.8.2 Particionamento da biomassa .......................................................................................... 83

12

3.8.3 Parâmetros tecnológicos do colmo .................................................................................. 85

3.8.3.1 Análises do caldo extraído ............................................................................................ 87

3.8.3.1.1 Brix do caldo .............................................................................................................. 87

3.8.3.1.2 Pol do caldo ................................................................................................................ 87

3.8.3.1.3 Pureza aparente do caldo............................................................................................ 88

3.8.3.2 Fibra da cana-de-açúcar ................................................................................................ 90

3.8.3.3 Açúcares redutores da cana ........................................................................................... 91

3.8.3.4 Açúcar total recuperável ............................................................................................... 91

3.8.4 Umidade do colmo ........................................................................................................... 91

3.8.5 Produtividade de colmos por hectare ............................................................................... 92

3.8.6 Rendimento bruto de açúcar ............................................................................................ 92

3.8.7 Produtividade da água para açúcar ................................................................................... 93

3.8.8 Produtividade da água para etanol de 1ª geração ............................................................. 93

3.8.9 Biomassa seca da parte aérea das plantas ........................................................................ 94

3.8.10 Produtividade da água para biomassa ............................................................................ 94

3.8.11 Produtividade da água para etanol de 2ª geração da cana-de-açúcar ............................. 94

3.9 Determinação dos componentes lignocelulósicos ............................................................... 97

3.10 Índice de Colheita ............................................................................................................. 98

3.11 Índice de Maturação .......................................................................................................... 99

3.12 Estimativa da evapotranspiração de referência (ETo) e do coeficiente de cultura (Kc) . 100

3.13 Análise dos resultados ..................................................................................................... 102

4 RESULTADOS E DISCUSSÃO ......................................................................................... 105

4.1 Variáveis meteorológicas e evapotranspiração de referência ........................................... 105

4.2 Manejo nutricional das plantas ......................................................................................... 109

4.3 Demanda hídrica das variedades e estimativa do coeficiente de cultivo (Kc) .................. 116

4.4 Dinâmica da área foliar ..................................................................................................... 124

4.5 Acúmulo e particionamento da biomassa seca da cana-de-açúcar ................................... 134

4.6 Índices tecnológicos e rendimento industrial da cana-de-açúcar ...................................... 148

4.6.1 Brix do caldo .................................................................................................................. 149

4.6.2 Açúcar total recuperável – ATR .................................................................................... 151

4.6.3 Porcentagem de fibra da cana-de-açúcar ....................................................................... 152

4.6.4 Toneladas de colmos por hectare – TCH ....................................................................... 154

4.6.5 Rendimento bruto de açúcar – RBA .............................................................................. 157

4.7 Índices de maturação e produção da cana-de-açúcar ........................................................ 159

13

4.7.1 Índice de maturação – IM .............................................................................................. 160

4.7.2 Índice de colheita – IC ................................................................................................... 162

4.8 Indicadores de produtividade da água .............................................................................. 164

4.8.1 Produtividade da água para açúcar – PAA .................................................................... 165

4.8.2 Produtividade da água para etanol de 1ª geração – PAE1G .......................................... 167

4.8.3 Biomassa seca total da parte aérea – BIOM .................................................................. 169

4.8.4 Produtividade da água para biomassa – PAB ................................................................ 172

4.8.5 Produtividade da água para etanol de 2ª geração – PAE2G .......................................... 173

5 CONCLUSÕES ................................................................................................................... 177

REFERÊNCIAS ..................................................................................................................... 179

15

RESUMO

Produção de biomassa e eficiência no uso da água para oito variedades de cana-de-

açúcar irrigadas por gotejamento em dois ciclos de cultivo

A irrigação quando bem manejada, pode minimizar os riscos econômicos da atividade

sucroalcooleira, particularmente em safras com presença de instabilidade climática onde a

restrição hídrica, promovida pela diminuição no volume de chuvas, pode reduzir a

produtividade dos canaviais. Dentre as ferramentas disponíveis para a gestão eficiente da água

na agricultura irrigada, a técnica de irrigação sob déficit pode se tornar uma escolha acertada

para a cana-de-açúcar, desde que sejam identificadas as fases fenológicas e épocas de cultivo

onde a limitação da oferta de água não implique em reduções antieconômicas no rendimento

da cultura. Diante disso, a hipótese que norteia essa pesquisa, é a de que existe uma estratégia

de irrigação sob déficit, que associada a uma variedade com características específicas,

possibilite a expressão de indicadores de produtividade tão satisfatórios quanto os obtidos em

condições de irrigação plena. Nessa linha, os objetivos da pesquisa envolveram o estudo da

dinâmica foliar, acúmulo e particionamento de biomassa e ainda, índices de produtividade da

água para biomassa, açúcar e etanol de 1ª e 2ª geração de oito variedade de cana-de-açúcar,

submetidas a diferentes condições de disponibilidade hídrica no solo em dois ciclos de cultivo

(cana-planta e cana-soca). A pesquisa foi realizada na Escola Superior de Agricultura “Luiz

de Queiroz”, em Piracicaba/SP, onde foram estudados os dois primeiros ciclos de cultivo da

cana-de-açúcar, sendo estes abordados nesta tese como Experimento 1 (cana-planta) e

Experimento 2 (cana-soca). O delineamento experimental adotado para ambos os ciclos foi o

de blocos casualizados, com três blocos completos. Os tratamentos foram compostos por três

fatores em esquema de parcelas sub-subdivididas. Estas parcelas foram formadas por duas

plantas (touceiras) alocadas em um vaso com aproximadamente 330 litros de solo. No

Experimento 1, foram estudados três fatores, sendo o primeiro e segundo com quatro níveis e

o terceiro com oito (4x4x8), totalizando assim 128 tratamentos, sendo eles: quatro níveis de

irrigação ao longo do ciclo (125, 100, 75 e 50% da ETc); oito variedades comerciais de cana-

de-açúcar e quatro procedimentos de maturação, impostos por meio de variações na

intensidade do déficit hídrico aplicado. Para o Experimento 2, substitui-se o fator Maturação

por Épocas de Corte, o qual consistiu em colheitas de um quarto do experimento a cada 90

dias. Os resultados encontrados apontaram que a área foliar responde positivamente a maior

disponibilidade hídrica no solo, tendo sido verificado uma relação proporcional entre estes.

Quanto ao acúmulo de biomassa, verificou-se que para as oito variedades estudadas houve

incremento de biomassa a medida em que se aumentou o volume de água disponibilizado às

variedades. No tocante ao particionamento, as folhas foram os drenos principais de

fotoassimilados da planta até os 100 dias de cultivo, sendo que após este período, os colmos

ocuparam o lugar de dreno preferencial. Os indicadores de produtividade da água

apresentaram diferenças significativas para o fator lâmina, o que indica a existência de

cultivares de cana-de-açúcar mais eficientes no uso da água. Por fim, observou-se que a

produtividade da água para etanol total apresentou valores expressivos, com média para essa

variável igual a 1,81 L m-3, o que denota o potencial de rendimento de etanol (1G + 2G) a

partir da cana-de-açúcar quando é adotado o aproveitamento integral das plantas.

Palavras-chave: Irrigação sob déficit; Saccharum spp; Déficit hídrico; Produtividade da água;

Rendimento de colmos; Biomassa; Etanol de segunda geração

17

ABSTRACT

Biomass production and efficient use of water for eight varieties of sugarcane drip

irrigated in two crops

Irrigation when managed, can minimize the economic risks of sugarcane activity,

particularly in crops with the presence of climatic instability where water restriction,

promoted by the decrease in rainfall, can reduce the productivity of sugarcane fields. Among

the tools available to effectively irrigation manage, under deficit irrigation technique can

become a right choice for sugarcane, provided they are investigated phenological stages and

growing seasons where the limitation of the supply of water does not lead to uneconomical

reductions in crop yield. Therefore, the hypothesis that guides this work is that there is a

strategy of deficit irrigation, which associated with a cultivar with specific characteristics,

enables the expression of productivity indicators as satisfactory as those obtained in full

irrigation conditions. In this context, the objectives of this research involves the study of leaf

dynamics, biomass accumulation and partitioning and also the water productivity indices for

biomass, sugar and ethanol from 1st and 2nd generation of eight variety of sugarcane, subject

to different conditions of soil water availability in two crop cycles (cane plant and ratoon

crop). The research was conducted at the College of Agriculture "Luiz de Queiroz",

Piracicaba-SP, Brazil. The research was conducted in the first two cycles of cultivation of

sugarcane, which are named in this thesis as Experiment 1 (plant crop) and Experiment 2

(ratoon crop). The experimental design adopted for both cycles was blocks randomized, with

three complete blocks. The treatments were three factors in scheme of sub-split plot. These

plots were formed by two plants (clumps) placed in a pot with about 330 liters of soil. In

Experiment 1, three factors were studied, the first and second with four levels and the third

with eight (4x4x8), totalizing 128 treatments, as follows: four levels of irrigation throughout

the cycle (125, 100, 75 and 50% ETc); eight commercial varieties of sugarcane and four

maturity procedures imposed by means of variations in the intensity of water deficit applied.

For Experiment 2, the maturation factor was replace for Seasons Court, which consisted in

harvests of a quarter of the experiment every 90 days. The results showed that the leaf area

responds positively to greater soil water availability, having been verified a proportional

relationship between these variables. For the biomass accumulation, it was found, for the

eight varieties studied, an increment of biomass while was increase the volume of water

available for the varieties. Regarding the partitioning, the leaves were the preferred structures

of the plant until the 100 days of cultivation, and after this period, the stems took the place of

preferred drain. Water productivity indicators showed significant differences for the irrigation

depth factor, which indicates the existence of sugarcane cultivars water use more efficient.

Finally, it was observed that the total water productivity to ethanol showed significant values,

with a mean for that variable equal to 1.81 L m-3, which shows the ethanol yield potential (1G

+ 2G) from sugarcane when it adopted the overall use of plants.

Keywords: Deficit irrigation; Saccharum spp; Water stress; Water productivity; Yield;

biomass; Second generation ethanol

19

LISTA DE FIGURAS

Figura 1 – Estádios fenológicos da cana-de-açúcar.................................................................. 36

Figura 2 – Ganhos de produtividade da água (PA) no passado e expectativas de incremento

futura, para os diferentes níveis de produtividade agrícola ...................................................... 50

Figura 3 – Localização da estufa (área experimental) no Departamento de Engenharia de

Biossistemas da ESALQ ........................................................................................................... 53

Figura 4 – Estufa experimental e unidade de apoio.................................................................. 54

Figura 5 – Detalhe da parcela experimental com as duas plantas de cana ............................... 55

Figura 6 – Épocas de diferenciação das lâminas de irrigação impostas às variedades para os

ciclos de cultivo ........................................................................................................................ 56

Figura 7 – Representação gráfica das frações das lâminas aplicadas durante a fase de

maturação ................................................................................................................................. 58

Figura 8 – Croqui da distribuição dos tratamentos pelo delineamento em blocos casualizados

com parcelas-sub-subdivididas (split-split-plot) para o primeiro ciclo de cultivo (cana-planta)

.................................................................................................................................................. 60

Figura 9 – Croqui da distribuição dos tratamentos pelo delineamento em blocos casualizados

com parcelas-sub-subdivididas (split-split-plot) para o segundo ciclo de cultivo (cana-soca) 61

Figura 10 – Adequação da estrutura interna da estufa.............................................................. 63

Figura 11 – Preparação das parcelas experimentais ................................................................. 64

Figura 12 – Coleta de amostras deformadas de solo ................................................................ 65

Figura 13 – Coleta de amostras indeformadas de solo para realização de análises físico-

hídricas ..................................................................................................................................... 66

Figura 14 – Montagem do sistema de irrigação, quimigação, instalação dos tensiômetros e dos

sensores meteorológicos ........................................................................................................... 70

Figura 15 – Preparo das gemas, plantio e transplantio ............................................................. 75

Figura 16 – Medidor de área foliar de bancada LI-3100C ....................................................... 80

Figura 17 – Regressão entre área foliar e matéria seca das folhas para determinação do

modelo utilizado para a estimativa da área foliar total das parcelas experimentais ................. 81

Figura 18 – Estufa de secagem com circulação forçada de ar e balança digital de precisão .. 82

Figura 19 – Regressão entre área foliar e o produto entre comprimento e largura máxima das

folhas para determinação do modelo utilizado para caracterização do fator de forma ............ 83

Figura 20 – Fracionamento da biomassa aérea das plantas de cana ......................................... 84

20

Figura 21 – Croqui dos sub-blocos de colheita ......................................................................... 86

Figura 22 – Imagens da colheita e análises tecnológicas .......................................................... 89

Figura 23 – Esquema do rendimento máximo teórico da produção de etanol celulósico ......... 95

Figura 24 – Frações de celulose, hemicelulose e lignina em componentes da planta de cana-

de-açúcar ................................................................................................................................... 98

Figura 25 – Extração do caldo e determinação do Índice de Maturação .................................. 99

Figura 26 – Regressão entre radiação solar global e saldo de radiação no interior da estufa . 101

Figura 27 – Regressão entre a estimativa da ETo a partir da equação de Penman-Monteith

FAO-56 (dados externos – Posto Meteorológico) e a de Priestley-Taylor (dados do interior da

estufa) ...................................................................................................................................... 101

Figura 28 – Temperatura máxima, mínima e média do ar no interior da estufa durante os dois

ciclos de cultivo da cana-de-açúcar ........................................................................................ 105

Figura 29 – Umidade relativa máxima, mínima e média do ar no interior da estufa durante os

dois ciclos de cultivo da cana-de-açúcar ................................................................................. 106

Figura 30 – Radiação solar global no interior da estufa e a céu aberto durante os dois ciclos de

cultivo da cana-de-açúcar ........................................................................................................ 107

Figura 31 – Manutenções realizadas no plástico de cobertura da estufa ................................ 107

Figura 32 – Relação entre os dados de radiação solar global do interior e exterior da estufa

durante os dois ciclos de cultivo da cana-de-açúcar ............................................................... 108

Figura 33 – Estimativa da evapotranspiração de referência (ETo) diária calculada para o

interior e exterior da estufa durante os dois ciclos de cultivo da cana-de-açúcar ................... 108

Figura 34 – Plantas de cana-de-açúcar com sintomas de fitotoxidez por sódio ..................... 116

Figura 35 – Irrigação total acumulada (litros) por parcela no tratamento com lâmina de 100%,

para as oito variedades estudadas durante o ciclo da cana-planta ........................................... 117

Figura 36 – Irrigação total acumulada (litros) por parcela no tratamento com lâmina de 100%,

para as oito variedades estudadas durante o ciclo da cana-soca ............................................. 118

Figura 37 – Demanda hídrica das oito variedades estudadas nos quatro regimes de irrigação

impostos, para os ciclos da cana-planta e cana-soca ............................................................... 120

Figura 38 – Coeficiente de cultivo para as oito variedades e quatro épocas de corte ao longo

do ciclo da cana-soca .............................................................................................................. 123

Figura 39 – Coeficiente de cultivo para as oito variedades e quatro épocas de corte ao longo

do ciclo da cana-soca .............................................................................................................. 124

21

Figura 40 – Área foliar total da parcela das oito variedades estudadas e submetidas a quatro

condições de disponibilidade hídrica no solo ......................................................................... 126

Figura 41 – Variabilidade da área foliar ao longo do ciclo da cana-soca, para as oito

variedades e quatro condições de disponibilidade hídrica no solo ......................................... 127

Figura 42 – Proporção entre área foliar sinteticamente ativa e área foliar seca; Índice de Área

Foliar (IAF) para as oito variedades estudadas, submetidas a reposição hídrica de 100% .... 129

Figura 43 – Número de folhas verdes (NFVE) expandidas para as oito variedades estudadas,

sob lâmina de 100% ao longo das quatro épocas de corte...................................................... 130

Figura 44 – Fator de forma da folha +3 (média de quatro corte), para as oito variedades de

cana-de-açúcar estudadas e submetidas ao tratamento de irrigação com lâmina de 100%

demanda hídrica potencial, no ciclo da cana-soca .................................................................. 131

Figura 45 – Área foliar específica (AFE, cm2 g-1) das oito variedades estudadas, submetidas a

quatro condições de disponibilidade hídrica, para as quatro épocas de corte realizadas no ciclo

da cana-soca ............................................................................................................................ 133

Figura 46 – Biomassa seca total da parte aérea para as oito variedades de cana-de-açúcar,

submetidas a quatro condições de disponibilidade hídrica, ao final dos ciclos da cana-planta e

cana-soca ................................................................................................................................ 136

Figura 47 – Biomassa seca total da parte aérea para as oito variedades de cana-de-açúcar,

submetidas a quatro condições de disponibilidade hídrica, ao final dos ciclos da cana-planta e

cana-soca ................................................................................................................................ 139

Figura 48 – Particionamento da biomassa seca total da parte aérea de oito variedades de cana-

de-açúcar em função das diferentes condições de disponibilidade hídrica adotadas, colheita

realizada aos 106 DAC (1ª Amostragem)............................................................................... 140










22

Figura 52 – Frações da biomassa da parte aérea total para os dois ciclos de cultivo (cana-

planta e cana-soca) particionadas em colmos e palha, para as oito variedades estudadas e

submetidas ao tratamento de lâmina de 100% ........................................................................ 146

Figura 53 – Frações da biomassa da parte aérea particionada em folhas, bainhas e colmos,

para as oito variedades estudadas e submetidas ao tratamento de lâmina de irrigação de 100%

................................................................................................................................................. 147

Figura 54 – Valores de brix do caldo para as 8 variedades de cana-de-açúcar sob quatro

condições de disponibilidade hídrica no solo durante os ciclos da cana-planta e cana-soca .. 149

Figura 55 – Médias dos valores de brix do caldo para os dois ciclos de cultivo das 8

variedades estudadas dentro de cada tratamento de lâmina .................................................... 150

Figura 56 – Valores de ATR (kg t-1) para as 8 variedades de cana-de-açúcar sob quatro


Figura 57 – Rendimento de ATR (kg t-1) para as oito variedades estudadas nos dois ciclos de

cultivo...................................................................................................................................... 152

Figura 58 – Médias do percentual de fibras para as 8 variedades estudadas nos dois ciclos de

cultivo...................................................................................................................................... 153

Figura 59 – Médias do percentual de fibras para as oito variedades estudadas nos dois ciclos

de cultivo. ................................................................................................................................ 154

Figura 60 – Valores de TCH (t ha-1) para as 8 variedades de cana-de-açúcar sob quatro


Figura 61 – Médias dos valores de TCH (t ha-1) para os dois ciclos de cultivo das 8 variedades

estudadas dentro de cada tratamento de lâmina. ..................................................................... 156

Figura 62 – Valores de RBA (t ha-1) para as 8 variedades de cana-de-açúcar sob quatro


Figura 63 – Rendimento Bruto de Açúcar (RBA) médio para os ciclos da cana-planta e cana-

soca.......................................................................................................................................... 158

Figura 64 – Médias dos valores de RBA (t ha-1) para os dois ciclos de cultivo das 8 variedades

estudadas dentro de cada tratamento de lâmina. ..................................................................... 159

Figura 65 – Índice de Maturação para as oito variedades estudadas, sob quatro diferentes

lâminas de irrigação em dois ciclos de cultivo. ...................................................................... 161

Figura 66 – Índice de Maturação a partir do Brix ponta/base e Brix médio superior/base .... 161

Figura 67 – Índice de Colheita para as oito variedades estudadas, sob quatro diferentes

lâminas de irrigação (média da cana-planta e cana-soca). ...................................................... 163

23

Figura 68 – Médias dos dois ciclos de cultivo para valores de PAA para as 8 variedades

estudadas dentro de cada tratamento de lâmina...................................................................... 167

Figura 69 – Médias dos dois ciclos de cultivo para valores de PAE1G (L m-3) para as 8

variedades estudadas dentro de cada tratamento de lâmina. .................................................. 169

Figura 70 – Valores de biomassa seca total da parte aérea (t ha-1) para as 8 variedades de

cana-de-açúcar sob quatro condições de disponibilidade hídrica no solo durante os ciclos da

cana-planta e cana-soca .......................................................................................................... 170

Figura 71 – Médias dos dois ciclos de cultivo para valores de biomassa seca total da parte

aérea para as 8 variedades estudadas dentro de cada tratamento de lâmina. .......................... 171

Figura 72 – Médias dos ciclos de cultivo para valores de PAB para as 8 variedades estudadas

dentro de cada tratamento de lâmina. ..................................................................................... 173

Figura 73 – Produtividade de etanol de 2ª geração a partir das frações celulose e hemicelulose,

obtidas de oito variedades de cana-de-açúcar submetidas a quatro condições de

disponibilidade hídrica, nos ciclos da cana-planta e cana-soca .............................................. 175

Figura 74 – Valores de PAETOTAL para as oito variedades estudadas dentro de cada tratamento

de lâmina ................................................................................................................................ 175

25

LISTA DE TABELAS

Tabela 1 – Frações de biomassa total da parte aérea da cana-de-açúcar .................................. 41

Tabela 2 – Consumo hídrico da cana-de-açúcar, em diferentes regiões do mundo ................. 44

Tabela 3 – Produtividade da água para diversas culturas ......................................................... 47

Tabela 4 – Ganhos de produtividade, em porcentagem, para várias culturas a partir da

substituição do sistema de irrigação por superfície para o sistema de gotejamento................. 47

Tabela 5 – Decodificação das variedades de cana-de-açúcar, com seus respectivos nomes

comerciais e empresas responsáveis pelo melhoramento ......................................................... 57

Tabela 6 – Resultado da análise química do solo para macronutrientes realizada nos três

blocos do experimento para os dois ciclos de cultivo. ............................................................. 65

Tabela 7 – Resultado da análise química do solo para macronutrientes realizada nos três

blocos do experimento para os dois ciclos de cultivo. ............................................................. 66

Tabela 8 – Caracterização físico-hídrica do solo...................................................................... 67

Tabela 9 – Valores de umidade de saturação (θs) e residual (θr), e dos parâmetros empíricos

(α, n e m) do modelo de van Genuchten (1980) ....................................................................... 67

Tabela 10 – Relação de fertilizantes utilizados durante os ciclos da cana-planta e cana-soca,

com suas dosagens e modalidades de aplicação ....................................................................... 77

Tabela 11 – Índice de maturação da cana-de-açúcar baseado na relação dos valores de Brix do

ápice e da base do colmo ........................................................................................................ 100

Tabela 12 – Resultado da análise química do solo para macro e micronutrientes aos 130 DAP

(junho de 2013), para parcelas submetidas ao tratamento L100 das variedades V1, V3, V4 e

V8 ........................................................................................................................................... 110

Tabela 13 – Resultado da análise foliar para macro e micronutrientes realizada aos 130 DAP

(junho de 2013) nas parcelas do tratamento L100 para todas as variedades .......................... 110

Tabela 14 – Resultado da análise química do solo para macro e micronutrientes aos 410 DAP

(março de 2014), para parcelas submetidas ao tratamento L100 das variedades V1, V2, V3,

V4, V5, V6, V7 e V8 .............................................................................................................. 111

Tabela 15 – Resultado da análise foliar para macro e micronutrientes realizada aos 580 DAP

(setembro de 2014) nas parcelas do tratamento L100 para todas as variedades .................... 112

Tabela 16 – Resultado da análise química da solução do solo extraída em três profundidades

de parcelas submetidas ao tratamento de irrigação L100 para as variedades V1, V4 e V8 nos

meses de maio e julho de 2013 (cana-planta) ......................................................................... 113

26

Tabela 17 – Resultado da análise química da solução do solo extraída em três profundidades

de parcelas submetidas ao tratamento de irrigação L100 para as variedades V13, V4 e V7 650

DAP (novembro de 2014) ....................................................................................................... 114

Tabela 18 – Valores de condutividade elétrica (CE), potencial hidrogeniônico (pH), Potássio

(K), Cálcio (Ca), Magnésio (Mg), Cloro (Cl), Sódio (Na), Carbonato (CO3), Bicarbonato

(HCO3) e Razão de Adsorção de Sódio (RAS) encontrados na análise química da água

utilizada para irrigação no campus “Luiz de Queiroz” da USP (dezembro de 2014) ............. 114

Tabela 19 – Volume total de água aplicada (litros) por parcela para todos os tratamentos nos

dois ciclos de cultivo (cana-soca e cana-planta) ..................................................................... 119

Tabela 20 – Valores estimados de Kc médio ao longo dos ciclos para as oito variedades e

todas as lâmina estudadas neste experimento ......................................................................... 121

Tabela 21 – Análise de variância para a variável BTPA de oito cultivares de cana-de-açúcar,

conduzidas sobre diferentes condições de disponibilidade de água no solo, durante dois ciclos

de cultivo (cana-planta e cana-soca) ....................................................................................... 135

Tabela 22 – Resumo da análise de variância para a variável BTPA de oito cultivares de cana-

de-açúcar, conduzidas sobre diferentes condições de disponibilidade de água no solo e quatro

épocas de corte, durante o ciclo da cana-soca. ........................................................................ 137

Tabela 23 – Teste de média para a variável BTPA de oito cultivares de cana-de-açúcar,

conduzidas sobre diferentes condições de disponibilidade de água no solo e quatro épocas de

corte, durante o ciclo da cana-soca ......................................................................................... 137

Tabela 24 – Desdobramento da interação Lâmina x Variedade para a variável BTPA durante a

3ª época de amostragem no ciclo da cana-soca ....................................................................... 138

Tabela 25 – Resumo da análise de variância para as variáveis Brix, ATR, Fibra, TCH e RBA

de oito cultivares de cana-de-açúcar, conduzidas sobre diferentes condições de

disponibilidade de água no solo, durante os dois ciclos de cultivo (cana-planta e cana-soca).

................................................................................................................................................. 148

Tabela 26 – Resumo da análise de variância para os Índices de Maturação e Colheita,

aplicados em oito cultivares de cana-de-açúcar conduzidas sobre diferentes condições de

disponibilidade de água no solo e durante os dois ciclos de cultivo (cana-planta e cana-soca).

................................................................................................................................................. 160

Tabela 27 – Índices de colheita baseados em açúcar (ICA/C) e colmo (ICC/B) para oito

variedades de cana-de-açúcar submetidas a quatro condições de disponibilidade hídrica,

durante os ciclos da cana-planta e cana-soca. ......................................................................... 164

27

Tabela 28 – Resumo da análise de variância para Produtividade da Água para Açúcar (PAA),

Produtividade da Água para Etanol de 1ª Geração (PAE1G), Biomassa seca total da parte

aérea (BIOM) e Produtividade da Água para Biomassa (PAB) de oito cultivares de cana-de-

açúcar, conduzidas sobre diferentes condições de disponibilidade de água no solo, durante os

dois ciclos de cultivo (cana-planta e cana-soca) ..................................................................... 165

Tabela 29 – Resumo da análise de variância para Produtividade da Água para Etanol de 2ª

Geração para a fração celulose (PAE2GCELULOSE), Produtividade da Água para Etanol de 2ª

Geração para a fração hemicelulose (PAE2GHEMICELULOSE), Produtividade da Água para

Etanol Total (PAETOTAL) de oito cultivares de cana-de-açúcar, conduzidas sobre diferentes

condições de disponibilidade de água no solo, durante os dois ciclos de cultivo (cana-planta e

cana-soca) .............................................................................................................................. 174

29

1 INTRODUÇÃO

O Brasil é o maior produtor mundial de cana-de-açúcar, explorando aproximadamente

nove milhões de hectares plantados e produzindo mais de 650 milhões de toneladas de cana, o

que coloca o país na liderança mundial em tecnologia de produção de etanol e açúcar a partir

desta cultura (MAPA, 2015).

A importância desta cultura não é apenas nacional, recentemente a cana-de-açúcar

passou a ser considerada como commodity, valorizada pela capacidade que tem de gerar

energia limpa e renovável e de substituir parte da matriz energética global, atualmente

centrada na utilização de combustíveis de origem fóssil (FARIAS, 2008). Diante disso, muitos

têm sido os esforços para ampliação dos investimentos em tecnologias que melhorem o

sistema produtivo desta cultura, pois reduzir a dependência do petróleo é uma necessidade

premente, não apenas por razões econômicas, mas principalmente estratégicas e ambientais.

Na safra 2015/16, o Brasil explorou uma área de 8.995,5 mil hectares com cana-de-

açúcar, com uma produtividade média de 73,2 Mg ha-1. Em relação à área total, o estado de

São Paulo é o maior produtor, e cultiva mais da metade da área destinada a cultura (4.678,7

mil hectares). Em seguida, tem-se o estado de Goiás com 10,1% (908 mil hectares) e o estado

de Minas Gerais com 9% (811,2 mil hectares) ocupa a terceira posição. Em relação à

produtividade, o estado de Goiás é o mais produtivo com 78,6 Mg ha-1, seguido de perto por

Mato Grosso do Sul e Minas Gerais com 78,2 e 76,9 Mg ha-1, respectivamente (CONAB,

2015).

Nas áreas tradicionalmente exploradas com a cultura de cana-de-açúcar, a produção é

basicamente fundamentada no cultivo de sequeiro ou com irrigação de “salvação” por ocasião

do plantio ou início da brotação nas soqueiras. Com relação às áreas de expansão do setor

sucroenergético, na região Oeste de São Paulo e nos estados do Mato Grosso do Sul, Mato

Grosso, Goiás, Minas Gerais, Bahia, Tocantins, Maranhão e Piauí, onde podem ocorrer

períodos maiores e mais intensos de déficit hídrico no solo, ao longo do ano, é de fundamental

importância considerar a tecnologia da irrigação para obtenção de produtividades econômicas.

De acordo com Dalri e Cruz (2002), a irrigação sempre esteve presente na agricultura

tecnificada, pois é uma ferramenta que permite auferir maiores produtividades, melhor

qualidade do produto, e independência do fator precipitação, propiciando às culturas, uma

verticalização da produção. No entanto, a água para a irrigação é um recurso limitado, o que

faz com que sua gestão eficaz seja fundamental, não só na redução do uso e minimizando

30

desperdícios, mas também na contenção dos custos de produção, de forma a manter a

sustentabilidade do sistema (SILVA et al., 2007).

Dentre as ferramentas disponíveis para minimizar o uso da água na agricultura

irrigada, a técnica de irrigação sob déficit pode se tornar uma escolha acertada para a cana-de-

açúcar, desde que sejam investigadas as fases fenológicas e épocas de cultivo onde a limitação

da oferta de água não implique em reduções antieconômicas no rendimento da cultura.

A cana-de-açúcar, a exemplo de outras espécies, responde de forma diferente ao

déficit hídrico durante suas diferentes fases fenológicas. Estudos conduzidos por Robertson e

Donaldson (1998), Inman-Bamber e Smith (2005) e Olivier et al. (2006) indicaram

claramente que o déficit hídrico durante a fase de maturação, resultou em economia de água e

em aumento no teor de sacarose. Por esta razão, é prática comum em cultivos irrigados

suspender a irrigação antes da colheita, obtendo-se como vantagem adicional, redução na

biomassa que será levada para usina, o que por sua vez, propicia diminuição nos custos com

transporte (INMAN-BAMBER; SMITH, 2005).

Além da fase de maturação, estudos como os desenvolvidos por Roberts et al. (1990) e

Robertson et al. (1999) apontaram para oportunidades de se economizar água também nas

fases iniciais do ciclo de crescimento da cana-de-açúcar. Estes autores relataram um

crescimento compensatório aparente de plantas de cana depois de experimentarem um período

de déficit hídrico na fase inicial da cultura, desde que, posteriormente, as necessidades de

água sejam plenamente atendidas.

Ao contrário dos estádios iniciais e finais do desenvolvimento da cana-de-açúcar, as

fases intermediárias, mais precisamente nas que ocorrem o alongamento do colmo e o

estabelecimento do dossel da cultura, a planta de cana não tolera déficit hídrico no solo, tendo

sido relatado reduções significativas tanto de sacarose quanto na produtividade de colmos

(CHAUDHRY; LEME, 1996, PENE; EDI, 1999).

Diante do exposto, é evidente a existência de uma ampla faixa de sensibilidade ao

déficit hídrico para a cana-de-açúcar, sendo provável que o grau de limitação da produção por

este tipo de estresse varie entre genótipos, conforme mencionado por Silva et al. (2007).

Dessa forma, acredita-se ser importante o estudo comparativo entre diferentes variedades,

submetidas às mesmas condições hídrico-restritivas, para o conhecimento e entendimento das

variáveis de crescimento da cana-de-açúcar, com o intuito de identificar o material de maior

eficiência na conversão de água em biomassa, visando assim à otimização desse recurso

(MASCHIO, 2011).

31

A partir disso, a hipótese que norteia esse trabalho, é a de que existe uma estratégia de

irrigação sob déficit, que associada a uma cultivar com características varietais específicas,

possibilite a expressão de indicadores de produtividade tão satisfatórios quanto os obtidos em

condições de irrigação plena. Nessa linha, os objetivos da pesquisa foram: i) estudar a

influência de diferentes condições de disponibilidade hídrica sobre a dinâmica da área foliar

em oito variedades de cana-de-açúcar durante o ciclo da cana-soca; ii) quantificar o acúmulo e

particionamento de biomassa em diferentes variedades de cana-de-açúcar, sob diferentes

condições de disponibilidade hídrica para o ciclo da cana-soca; e iii) apresentar índices de

Produtividade da Água para biomassa, açúcar e etanol de 1ª e 2ª geração à literatura, para

cada variedade estudada e em dois ciclos de cultivo (cana-planta e cana-soca), com base nos

tratamentos de disponibilidade hídrica impostos.

33

2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

2.1 Cana-de-açúcar: origem, história e importância

A cana-de-açúcar é uma planta perene, própria de climas tropicais e subtropicais e que

pertence à família Poaceae e ao gênero Saccharum. Este possui várias espécies, porém, as

canas atualmente cultivadas, em sua maioria, são materiais híbridos.

Dentre as várias espécies pertencentes ao gênero Saccharum, a que é explorada

economicamente é um híbrido das espécies Saccharum officinarum, Saccharum barberi,

Saccharum robustum, Saccharum spontaneum, Saccharum sinensis e Saccharum edule. A

Saccharum officinarum é utilizada como base para o melhoramento genético, devido à

capacidade de acumular altos níveis de sacarose no colmo; entretanto, possui baixa resistência

a doenças. Normalmente, a espécie Saccharum spontaneum é utilizada como repositório de

genes de resistência, vigor, perfilhamento e capacidade de rebrota para as novas variedades

(SCARPARI; BEAUCLAIR, 2008).

O centro de origem da cana-de-açúcar tem sido reportado por diversos autores

(BARNES, 1974; DANIELS; ROACH, 1987; CHEAVEGATTI-GIANOTTO et al. 2011),

que acreditam que a cultura seja nativa do sudeste da Ásia, embora o local exato ainda seja

incerto. Segundo Shape (1998), a cana-de-açúcar já é conhecida a cerca de 2200 anos, e os

primeiros registros são de áreas ao leste da China, na região de Pequim, tendo em seguida

sido levada para a Índia, e de lá para a Península Arábica. Foi a expansão muçulmana do

século VII a responsável pela introdução da cana em áreas onde esta não era cultivada, mas

apenas no século seguinte que a cultura entrou na Europa, tendo partido dali para as

Américas.

No Brasil, a cana-de-açúcar só chegou em meados do século XVI pela necessidade de

se colonizar, defender e explorar as riquezas deste território – até então, sem tanta importância

econômica para Portugal. Vários foram os motivos para a escolha da cana, entre eles, a

existência no Brasil do solo de massapê, propício para este cultivo. Além disso, o açúcar era

àquela época um produto muito bem cotado no comércio europeu, em crescente consumo e

capaz de gerar valiosos lucros, transformando-se assim no alicerce econômico da colonização

portuguesa no Brasil entre os séculos XVI e XVII (RODRIGUES, 2010).

Desde aquela época, muitas foram as conquistas alcançadas pela cultura, sendo elas

bastante significativas por ocasião da criação do Programa Nacional do Álcool

(PROÁLCOOL) em 1975, e também 30 anos depois com o início da comercialização dos

34

veículos com motores flex-fuel. A demanda por etanol resultante do uso desta tecnologia,

associada com o aumento crescente no consumo de açúcar, tem estimulado a criação de

variedades adaptadas aos mais diversos ambientes e ao manejo agrícola em grande escala, o

que tem permitido que a agroindústria canavieira se expandisse e se firmasse como uma

importante fonte de riqueza ao longo de todo último século (MATSUOKA et al., 2012).

Atualmente, com aproximadamente nove milhões de hectares plantados com cana-de-

açúcar na safra 2015/2016, o Brasil é o maior produtor mundial da cultura, seguido por Índia

e China (CONAB, 2015). É também do país a liderança na produção de açúcar e etanol a

partir desta cultura.

Dentre os maiores estados produtores de cana-de-açúcar no país, São Paulo destaca-se

como maior produtor, com 350,6 milhões de toneladas em uma área de 4,7 milhões de

hectares, correspondente a 52% da área total cultivada com cana-de-açúcar no país. Na

sequência, estão os estados de Goiás (10,1% - 908 mil hectares), Minas Gerais (9% - 811,2

mil hectares), Mato Grosso do Sul (7,5% - 677,9 mil hectares), Paraná (6,6% - 596 mil

hectares), Alagoas (3,8% - 338,6 mil hectares) e Pernambuco (2,9% - 264 mil hectares)

(CONAB, 2015).

O setor sucroalcooleiro apresenta grande importância para o país, movimentando cerca

de 80 bilhões de dólares por ano e com uma produção de 50% do mercado mundial de açúcar

(NEVES et al., 2009). De acordo com o Procana (2015), o setor foi responsável por

aproximadamente 2% do PIB nacional e por 31% do PIB da agricultura no Brasil em 2012,

tendo empregado cerca de 4,5 milhões de pessoas.

Além da importância econômica, a cana-de-açúcar tem um papel ambiental de

destaque, uma vez que o etanol, um dos seus subprodutos, é uma das melhores alternativas

para reduzir a emissão de gases causadores do efeito estufa, haja vista que a sua queima como

combustível reduz em cerca de 70% a emissão de CO2 na atmosfera em relação à gasolina

(EMBRAPA, 2014). O reconhecimento do etanol como combustível renovável também tem

contribuído para o crescimento da demanda por esta cultura (GOLDEMBERG et al., 2008).

Outro subproduto da cana-de-açúcar que tem ganhado importância ultimamente é a

bioeletricidade, obtida a partir de processos de cogeração. Este subproduto, somado ao etanol

lignocelulósico, que em breve se tornará viável para exploração em escala comercial,

aumentará a relevância do já importante setor sucroalcooleiro no cenário energético brasileiro.

Embora o pacote tecnológico da produção de etanol de biomassa necessite de investimentos

importantes, o seu estabelecimento significaria uma diversificação estratégica para o

agronegócio da cana-de-açúcar. A diversidade de produtos possíveis, incluindo produtos de

35

maior valor agregado como o diesel da cana, bioquerosene para aviação e biopolímeros,

impulsionaria a área química, com o desenvolvimento de bioprodutos, através do conceito de

biorrefinarias.

2.2 Aspectos gerais da cultura

A cana-de-açúcar, Saccharum spp., é uma planta de metabolismo do tipo C4, alógama,

de ciclo semiperene e elevada rusticidade, adaptada a ambientes com alta intensidade

luminosa e térmica, além de ser eficiente na utilização de água (SEGATO et al., 2006). No

tocante as regiões aptas ao seu cultivo, ela é preferencialmente explorada na faixa

compreendida entre os paralelos 35ºN e 35ºS. Para as condições do Brasil, especificamente, as

variações climáticas possibilitam colheitas anuais de setembro a abril, no Norte-Nordeste e de

maio a dezembro, na região Centro-Sul (ALFONSI et al., 1987).

A planta de cana-de-açúcar se desenvolve caracteristicamente em forma de touceira e

sua parte aérea, que é a de interesse comercial, é formada por colmos que se originam do

desenvolvimento de perfilhos (BEAUCLAIR; SCARPARI, 2006). O número de colmos é

definido geneticamente pelas características inerentes ao genótipo, sendo cada um deles

formado por nós e entrenós, havendo em cada nó uma gema, as quais são protegidas

fisicamente pelas bainhas das folhas (CASTRO, 2000). Com relação ao sistema radicular, este

é formado basicamente por três tipos de raízes: as superficiais, ramificadas e absorventes; as

de fixação, mais profundas, e a raiz cordão (CASTRO, 2000).

O ciclo da cana plantada pela primeira vez, pode ser de 12 (cana de ano) ou 18 meses

(cana de ano e meio) e este primeiro estágio do cultivo é chamado de cana-planta. Após o

primeiro corte, os ciclos passam a ser de 12 meses e são definidos como cana-soca ou

soqueira. Em média, o ciclo produtivo da cana-de-açúcar é de cinco a seis anos, com quatro

ou cinco cortes.

No tocante a fenologia da cana-de-açúcar, basicamente são quatro os estádios de

desenvolvimento, sendo eles: brotação e emergência; perfilhamento e estabelecimento da

cultura; crescimento vegetativo e fase de maturação (BENDA, 1969; GASCHO e SHIH,

1983), conforme apresentado na Figura 1.

O primeiro estádio, compreendido pela brotação e emergência, varia de 3 a 5 semanas,

conforme descrito por Aude (1993). A duração deste período é função do estado nutricional

do propágulo, da posição da gema no colmo de origem e no sulco de plantio, da ocorrência de

pragas e doenças, bem como de fatores climáticos. Nesta fase, iniciam-se atividades

36

meristemáticas nos primórdios radiculares e no poro da gema, culminando com o

desenvolvimento das raízes do tolete e a emergência de um pequeno broto na superfície do

solo, respectivamente (SEGATO et al., 2006).

Após a brotação das gemas, começam a se formar outros rebentos, dando início ao

segundo estádio fenológico, o perfilhamento, o qual tem origem na porção subterrânea da

planta. Segundo Bezuidenhout et al. (2003), perfilhamento é o processo de emissão de

colmos, originários da base da planta ou da região axilar da folha basal por uma mesma

planta. Câmara (1993) cita que é o perfilhamento que permitirá o estabelecimento do canavial

a campo, e fornecerá às touceiras o número de colmos adequados à sua produção, chegando

algumas variedades a produzir 25 ou mais colmos por touceira.

No tocante a dinâmica do perfilhamento, Silva et al. (2008) relatam que o aumento no

número de perfilhos pode ocorrer até os seis meses após o plantio e, posteriormente, há uma

redução nesse número ocasionada pela competição entre os perfilhos pelos fatores de

crescimento (luz, espaço, água e nutrientes). Miller e Gilbert (2009) relatam que associado

aos fatores ambientais, está o hormônio de crescimento auxina, o qual regula o processo de

perfilhamento, sendo também responsável pelo alongamento do colmo e inibição do

desenvolvimento de gemas laterais, garantindo a dominância apical.

Figura 1 – Estádios fenológicos da cana de açúcar

Fonte: Gascho e Shih (1983)

O terceiro estádio fenológico, período de crescimento intenso da planta de cana-de-

açúcar, envolve os eventos de alongamento do colmo, com crescimento vigoroso e início do

acúmulo de sacarose; começa a partir de 120 dias após o plantio e dura até os 270 dias em um

cultivo de 12 meses. Nesta fase, considerada como a mais importante do cultivo, pois é

quando ocorre a formação e o alongamento do colmo, o qual resultará em produção, o

37

desenvolvimento das plantas pode ser medido pelo crescimento da parte aérea da planta

(altura e diâmetro dos colmos), o qual é influenciado por fatores bióticos (competição com

plantas daninhas, variedades, ataque de fungos e pragas de solo e aéreas) e abióticos (clima,

fertilidade do solo e época de plantio) (DIOLA; SANTOS, 2012).

O último estádio fenológico é o que engloba o processo de maturação, que se inicia

aos 270 dias após o plantio e pode ser definido como o processo fisiológico que envolve a

formação de açúcares nas folhas e seu transporte e armazenamento no colmo (WATT et al.,

2014). Nesta fase, sem o dreno fisiológico dos colmos mais jovens, inicia-se o processo de

acúmulo de sacarose nos entrenós basais dos colmos mais velhos até atingir a região do

ponteiro ou ápice da planta.

De acordo com Segato et al. (2006), a intensidade de acúmulo de sacarose é

fortemente influenciada pelas condições ambientais desfavoráveis ao crescimento e

desenvolvimento vegetativo, tais como: as temperaturas mais baixas, os períodos de seca

moderados e a carência de nitrogênio.

No que se refere às variedades de cana-de-açúcar, as mais atuais são produto,

principalmente, do cruzamento entre as espécies S. officinarum e S. spontaneum; a primeira, a

mais amplamente difundida, possui elevada capacidade de acumular sacarose no colmo e, a

segunda, uma espécie mais vigorosa e adaptada a ambientes hostis, contribui para a

transferência de genes de resistência a estresses bióticos e abióticos (MATSUOKA et al.,

1999).

Segundo Machado Junior (2002) existem mais de 25 programas de melhoramento de

cana-de-açúcar espalhados pelo mundo. A maioria deles mantém um grande número de clones

selecionados de programas regionais, clones importados de outras estações e clones de

espécies selvagens importados das coleções mundiais.

No Brasil, são três os programas de melhoramento genético para esta cultura, sendo

eles: i) o Programa Cana do Instituto Agronômico de Campinas (IAC), iniciado em 1933; ii) o

Centro de Tecnologia Canavieira (CTC) que iniciou seus trabalhos em 1968 (como o

COPERSUCAR) e; iii) o Programa de Melhoramento Genético da Cana-de-açúcar da

RIDESA (Rede Interuniversitária para o Desenvolvimento do Setor Sucroalcooleiro),

formado por Universidades Federais e com o início em 1971 como PLANALSUCAR. Além

destas, pode-se incluir também a Vignis e a GranBio, ambas especializadas no melhoramento

genético da cana energia.

Apesar de existirem grandes diferenças nos detalhes sobre como os programas de

melhoramento no Brasil (e no mundo) conduzem suas atividades, há alguns pontos em

38

comum. Em essência, o melhoramento baseia-se na seleção e clonagem de genótipos

superiores presentes em populações segregantes, que são obtidas por meio de cruzamentos

sexuais entre indivíduos diferentes (ALMEIDA, 2010).

No que se refere as características de interesse para os programas de melhoramento

genético, as mais pesquisadas variam em função do mercado e ao longo do tempo.

Atualmente, do total de cana produzida, metade é destinada à produção de etanol e o restante

para açúcar. Contudo, em virtude do recente interesse pela bioenergia gerada a partir de

processos de cogeração nas usinas sucroalcooleiras, espera-se que em breve estejam

disponíveis no mercado cultivares específicas para o atendimento desta nova demanda.

2.3 Dinâmica da área foliar

Na cana-de-açúcar, assim como na maioria das espécies vegetais, as folhas são

responsáveis pela interação da planta com a atmosfera, trocando gases e vapor d'água através

dos estômatos, os quais abrem-se e fecham-se em função da turgidez das células guardas

(SCARPARI; BEAUCLAIR, 2008). Esta estrutura da planta está diretamente relacionada com

a produtividade, pois são as folhas que interceptam a luz fotossinteticamente ativa para fazer a

fotossíntese, produzindo carboidratos, direta ou indiretamente, em todos os processos vitais da

planta (MUCHOW; CARBERRY, 1989).

No período inicial do desenvolvimento da cana, a maior parcela da matéria seca

produzida é destinada ao crescimento das folhas. De acordo com Machado et al. (1982), até os

100 dias após o plantio, 70% da matéria seca produzida pelas plantas está alocada no tecido

foliar. É o desenvolvimento das folhas que determina a área de interceptação da radiação solar

e a dimensão do aparelho fotossintetizador; dessa forma, quanto mais rapidamente crescem as

folhas e maior o período em que estas permanecem ativas, maior deverá ser a produtividade

da cultura.

Para Hermann e Câmara (1999), o estudo da área foliar em cultivares de cana-de-

açúcar é de fundamental importância, por permitir correlacioná-la com o seu potencial

produtivo, seja em massa seca, quantidade de açúcar ou taxas de crescimento. O indicador

habitualmente utilizado para avaliar o desenvolvimento do dossel é o índice de área foliar

(IAF), o qual determina a relação entre a área foliar da planta e a área de solo disponível à

mesma (LEME et al., 1984; PEREIRA; MACHADO, 1987).

Segundo Machado et al. (1982), no início do ciclo da cultura o IAF é pequeno,

apresentando um crescimento lento, mas que aumenta rapidamente, até atingir um valor

39

máximo. A partir daí permanece praticamente constante ou pode diminuir em condições

climáticas desfavoráveis. Os aumentos dos valores de IAF ocorrem em função tanto do

aumento do número de folhas por colmo, como do aumento da área foliar individual.

De modo geral, não existe um valor ideal de IAF, tendo em vista que esse índice é

bastante variável e é diretamente influenciado por fatores ambientais, nutricionais e sanitários.

Os valores de IAF comumente encontrados na literatura, especificamente para a cana-de-

açúcar, oscilam entre 2 e 7, sendo este último encontrado no estádio de máximo

desenvolvimento vegetativo da planta. Valores de IAF similares a este foram verificados por

San José e Medina (1970) e Keating et al. (1999), sendo eles iguais a 7,6 e 7,0,

respectivamente.

No tocante ao efeito ambiental sobre o IAF, a disponibilidade hídrica, particularmente,

é uma das principais responsáveis pela redução deste indicador, isto porque ela afeta de

sobremaneira vários processos metabólicos da planta, tais como: a condutância estomática,

fotossíntese e transpiração, o que inevitavelmente leva ao declínio da taxa de crescimento e

por consequência a redução da área foliar (GOMES et al., 2004; PORTES et al., 2006).

Em estudos envolvendo o crescimento e desenvolvimento do dossel da cana-de-açúcar

em condições distintas de disponibilidade hídrica, Robertson et al. (1999) encontraram valores

máximos de IAF de 4,92 para a cultura irrigada e 4,11 para a cultura sob déficit hídrico,

enquanto Farias (2001), avaliando o comportamento da cultura em regime irrigado e de

sequeiro, verificou que, para a variedade SP 79 1011 irrigada, o IAF máximo foi de 6,48, e

para a cana de sequeiro, foi de 6,33. A diferença encontrada por ambos, apesar de modesta,

reflete a importância do adequado atendimento da demanda hídrica da cultura, para que se

alcance produtividades satisfatórias.

2.4 Crescimento e acúmulo de biomassa

A análise de crescimento tem sido usada pelos pesquisadores de plantas com o

objetivo de explicar as diferenças no desenvolvimento destas, podendo elas ser de ordem

genética ou resultante de modificações no ambiente. Para a cana-de-açúcar, especificamente,

a avaliação de variáveis morfológicas das plantas, tais como: a altura e o diâmetro de colmos,

a área foliar e ainda, os componentes de produção como o rendimento de colmos, torna

possível a identificação da capacidade produtiva e adaptativa de diferentes variedades, o que

aumenta as chances de seleção dos melhores genótipos.

40

Adicionalmente, a análise de crescimento pode ser realizada por meio de avaliações

sequenciais do acúmulo de matéria seca e/ou fresca ou, ainda, dos índices fisiológicos dela

obtidos, tornando possível a identificação das prováveis variações no desenvolvimento da

cana-de-açúcar que ocorrem durante o ciclo, cujo conhecimento é essencial para determinação

dos melhores tratos a serem dispensados para a cultura, sejam eles de ordem hídrica, sanitária

ou nutricional (GAVA et al., 2001).

De acordo com Machado (1982), o crescimento da parte aérea da cana-de-açúcar pode

ser dividido em três etapas, como segue: i) fase inicial, em que o crescimento é lento, indo do

plantio até os 200 dias, durante a qual há acúmulo de 14% da matéria seca total a ser

acumulada ao final do ciclo; ii) fase de crescimento rápido, entre 200-400 dias após o plantio,

na qual 75% da matéria seca é acumulada; e iii) fase final, que dura entre 400-500 dias após o

plantio, etapa onde o crescimento volta a ser lento e é responsável por 11% de toda a matéria

seca.

Gava et al. (2001), estudando a variedade SP 80-1842 na região de Iracemápolis/SP,

também dividiram o ciclo da cana em três fases e verificaram que na primeira fase de

desenvolvimento, 0 a 60 dias após colheita (DAC), o crescimento foi lento e os perfilhos

acumularam cerca de 6% da matéria seca total da parte aérea. Na segunda fase, 60 a 210

DAC, a planta apresentou taxa de crescimento elevada e acumulou aproximadamente 81% da

matéria seca total. Na terceira fase, 210 a 299 DAC, que é a fase de maturação, houve um

acúmulo de matéria seca em torno de 13%.

Tanto para o estudo de Machado (1982) quanto o realizado por Gava et al. (2001),

Suguitani (2006) chama a atenção para o fato de que deve-se observar que os intervalos

dependerão sempre da época em que se dá o início do ciclo e de como ocorrem as condições

climáticas posteriormente. No entanto, outro aspecto que também deve ser considerado, é o da

diversidade genética, tendo em vista que os dois materiais são de programas de melhoramento

e épocas de lançamento distintas, o que possivelmente ajuda a explicar a desproporção na

duração do ciclo e percentuais de acúmulo de biomassa obtido por ambos.

Para Inmam-Bamber et al. (2002), além do perfeito entendimento de processos como

duração do ciclo e da quantidade de matéria seca acumulada em determinado estádio

fenológico da cana-de-açúcar, é imperativo compreender também a maneira como ocorre o

particionamento da biomassa entre as várias estruturas que compõe a planta, tendo em vista

que a produção de açúcar, principal produto do cultivo da cana, depende diretamente da

quantidade de fotoassimilados que é direcionada para os colmos, sendo neste armazenado na

forma de sacarose.

41

De acordo com Takeda e Frey (1976), a relevância alcançada pelas estruturas

vegetativas das plantas é determinada pela taxa de crescimento e duração do crescimento

vegetativo, além do total de fotoassimilado distribuído para a porção de interesse econômico

da planta, que no caso da cana-de-açúcar é representada pela fração dos colmos. Todas estas

características, são potencialmente aumentadas em condições edafoclimáticas adequadas, no

entanto, são aspectos inerentes ao genótipo cultivado.

Estudos sobre o particionamento da biomassa da cana-de-açúcar vêm sendo realizados

com alguma frequência em várias partes do mundo. Em ensaio de campo conduzido por

Robertson et al. (1996) na Austrália, por exemplo, estes encontraram particionamento da

biomassa total da parte aérea de 0,80 para variedades de cana-de-açúcar que produzem acima

de 5 kg m-2. Já Inman-Bamber et al. (2002), em experimentos conduzidos na África do Sul

mencionam valores máximos de partição para os colmos da ordem de 0,85 para variedades

que produzem acima de 6 kg m-2 sob condições tropicais. Valores mais modestos, da ordem

de 0,66, foram observados por Evelsen et al. (1997) em experimento com duas cultivares

locais no Havaí.

A Tabela 1 apresenta uma coletânea de dados de fração do colmo para a biomassa total

da cana-de-açúcar, obtida a partir de uma revisão realizada por Singels et al. (2005). Nesta, os

autores listam as causas da variabilidade encontrada naqueles trabalhos, estando elas,

basicamente, associadas a diferenças metodológicas na quantificação da fração palha.

Tabela 1 – Frações de biomassa total da parte aérea da cana-de-açúcar

Referência Fração da biomassa no colmo Observação

Robertson et al. (1996) 0,80 Baixa recuperação da palha

Rostron (1972) 0,65 --

Gosnell (1967) 0,59 --

Evensen (1997) 0,66 --

Thompson (1988) 0,69 --

Thompson (1991) 0,64 – 0,73 Depende do ciclo

Inman-Bamber et al. (2002) 0,85 Apenas biomassa verde

Singels et al. (2000) <0,65 Valor máximo atingido na colheita

Singels e Inman-Bamber (2002) 0,66 – 0,91 --

Fonte: Singels et al. (2005)

Para as condições do Brasil, até onde se sabe, o único experimento similar aos

realizados pelos autores supracitados, é o de autoria de Silva (2009), realizado no município

de Juazeiro/BA, na região do Vale do São Francisco. A variedade estudada foi a RB 92579,

conduzida no ciclo de cana-soca (segundo ciclo da cultura). Neste estudo a fração de

biomassa acumulada no colmo foi identificada como sendo de 0,76, para uma produção de

biomassa seca total da parte aérea igual a 6,65 kg m-2.

42

2.5 Irrigação na cana-de-açúcar

O rendimento de colmos e posterior produção de açúcar e de etanol da cana-de-açúcar

depende de boa disponibilidade hídrica no solo e também da qualidade e intensidade luminosa

a qual a cultura está sujeita, pois, estes fatores exercem influência no crescimento vegetativo e

maturação, uma vez que estabelecem relação direta com a fotossíntese, translocação e

acúmulo de carboidratos nas folhas e colmos. Quando estas condições são combinadas com a

quantidade adequada de nutrientes, e com escolhas acertadas de variedade, idade do corte,

tipo de solo e clima, pode-se alcançar produtividades potenciais para a cana-de-açúcar

(DANTAS NETO et al., 2006; SILVA et al., 2014).

No tocante apenas à disponibilidade hídrica, nem sempre as chuvas atendem à real

necessidade de água das plantas; surge daí a importância da irrigação, a qual, quando bem

planejada tem retorno produtivo inquestionável.

De acordo com Machado (2002), a irrigação pode ser definida como um conjunto de

técnicas destinadas a deslocar água para modificar a capacidade agrícola de uma região

visando proporcionar uma maior produtividade, em complementação às demais práticas

agrícolas. Para a cana-de-açúcar, especificamente, o uso desta prática permite além do

incremento na produtividade, maior longevidade das soqueiras. Adicionalmente a estes

benefícios, Matioli (1998) associou outros, os quais chamou de benefícios indiretos, estando

estes basicamente relacionados com a redução de custos no processo produtivo proporcionado

pelo aumento da produtividade.

No estado de São Paulo, onde se observa a maior área plantada do país, praticamente

toda a cana produzida é cultivada em condições de sequeiro, isto é, sem o emprego da técnica

de irrigação. A tradição do cultivo de cana de sequeiro é alicerçada no paradigma de que a

irrigação de cana-de-açúcar é economicamente inviável nas condições edafoclimáticas do

estado de São Paulo (FRIZZONE et al., 2001). No entanto, quando bem manejada, a irrigação

é capaz de permitir que a cultura expresse seu potencial genético de produção, desde que não

ocorra déficit hídrico prolongado.

Em estudo conduzido por Gava et al. (2011), por exemplo, verificou-se incrementos

na produção de colmos e açúcar, de 24% e 23%, respectivamente, na comparação entre o

cultivo irrigado e o de sequeiro. No entanto, os resultados encontrados por Inman-Bamber e

Smith (2005) e Oliveira et al. (2011), mostraram-se mais otimistas, tendo estes observados

incrementos de produtividade superiores a 140%, ambos em condições de irrigação plena. A

magnitude dos incrementos proporcionados pela irrigação, obviamente, vai depender do

43

regime de chuvas da região, e consequentemente do nível de déficit hídrico experimentado

pela cultura, contudo, na maioria das situações, são sempre expressivas as produtividades

alcançadas com a irrigação.

Para o cultivo da cana-de-açúcar irrigada é de capital importância definir os estádios

de desenvolvimento da cultura a fim de otimizar a eficiência de aplicação da irrigação. Assim

sendo, pode-se dividir o ciclo da cana de doze meses em quatro estádios de desenvolvimento,

conforme citado por Salassier (2006):

Brotação e emergência – 1 mês;

Perfilhamento e estabelecimento da cultura – 2 a 3 meses;

Desenvolvimento da cultura – 6 a 7 meses;

Maturação – 2 meses.

Ainda segundo este autor, os dois primeiros estádios são os mais críticos ao déficit

hídrico. O terceiro estádio (desenvolvimento) é responsivo à lâmina aplicada, mas o déficit

hídrico não causa tantos prejuízos à produtividade quanto aos dois primeiros. Já o quarto e

último estádio (maturação), responde positivamente ao déficit hídrico, podendo ocorrer

redução no teor de açúcar caso haja excesso de umidade nesta fase. Dentre estas quatro fases,

o consumo diário de água é maior no terceiro estádio, isso ocorre em função do maior índice

de área foliar verificado nesta fase.

Para Scardua e Rosenfeld (1987), além do estádio fenológico, outros fatores

promovem variabilidade na demanda hídrica da cana-de-açúcar, tais como: o ciclo da cultura

(cana-planta ou soca), as condições climáticas e de solo, as diferenças varietais e ainda, a

disponibilidade de água no solo.

Sobre o consumo hídrico da cana-de-açúcar, vários autores têm procurado determinar

as necessidades hídricas da cultura, mas os resultados diferem significativamente, seja por

causa dos métodos de determinação ou condições experimentais (casa de vegetação ou cultivo

de campo) exploradas. De modo geral, o consumo anual da cultura varia entre 1.500 e 2.500

mm (DOOREMBOS; KASSAM, 1979), já o consumo diário, depende muito da demanda

evapotranspirométrica, em função do mês e da região (variação temporal e espacial), e tem,

normalmente, variado entre 2,0 e 6,0 mm dia-1.

A Tabela 2 apresenta uma compilação da variabilidade no consumo diário de água

para a cana-de-açúcar em diversas regiões do mundo.

44

Tabela 2 – Consumo hídrico da cana-de-açúcar, em diferentes regiões do mundo

Ciclo Consumo de água (mm dia-1)

Local Referência Mínimo Médio Máximo

Planta 4,1 5,7 8,6 EUA (Havai) Campbell et al. (1959)

Planta 2,3 -- 6,1 África do Sul Thompson et al. (1953)

Planta 1,8 3,7 5,7 África do Sul Thompson (1965)

Planta e Soca 2,2 4,8 7,7 Taiwan Chang e Wang (1968)

Planta 2,5 3,9 6,6 África do Sul Thompson e Boyce (1971)

Planta 1,5 3,1 4,6 Filipinas Early e Gregório (1974)

Planta e Soca 3,4 4,4 5,1 Argentina Fogilata (1974)

1ª Soca 2,5 3,9 7,8 África do Sul Thompson (1976)

2ª Soca 1,8 3,6 5,9 África do Sul Thompson (1976)

Planta e Soca 1,3 3,4 6,8 EUA (Flórida) Shih e Gascho (1980)

Planta 0,5 2,5 6,0 Brasil Barbieri (1981)

Planta -- 2,3 -- Taiwan Chang et al. (1983)

1ª Soca -- 3,1 -- Taiwan Chang et al. (1983)

2ª Soca -- 3,1 -- Taiwan Chang et al. (1983)

Planta 2,7 3,3 3,7 Colômbia Yang et al. (1985)

1ª Soca 1,2 4,7 7,5 Brasil Silva (2009)

1ª Soca 1,2 3,7 7,1 Brasil Carmo (2013)

Média 2,2 3,7 6,4

Fonte: Adaptado de Peres (1988)

Comprovadamente, a cana-de-açúcar necessita de elevada disponibilidade de água

durante o estádio vegetativo, a fim de apresentar rendimento adequado, sendo necessários de

150 a 200 litros de água para a produção de 1 kg de massa seca (CASTRO, 2000; MARIN et

al. 2009). No entanto, acredita-se que um déficit hídrico controlado possa ser adotado sem

provocar reduções significativas em seu rendimento, tendo em vista que a cana-de-açúcar

pode suportar certo grau de deficiência hídrica sem que ocorram prejuízos na produção de

biomassa e acumulação de sacarose (INMAN-BAMBER; SMITH, 2005).

Guazzelli e Paes (1997) estudaram a resposta de diversas variedades de cana-de-açúcar

à irrigação, com uma lâmina equivalente a 75% da evapotranspiração potencial, obtiveram

para as variedades RB 72454, SP 80-1842, SP 79-2233 e SP 80-1836 produtividades de 181,

170, 167 e 155 t ha-1 de colmos industrializáveis, respectivamente. Estes rendimentos são

similares àqueles obtidos em condições de irrigação plena, como foram os alcançados por

Maule et al. (2001); Almeida et al. (2008) e Silva et al. (2014).

Resultados similares aos obtidos por Guazzelli e Paes (1997), só são possíveis de

serem obtidos mediante a adoção de técnicas/estratégias de manejo de irrigação adequadas, e

que sejam empregadas em cultivares de cana-de-açúcar que possuam características varietais

que otimizem ainda mais a técnica. Nessa mesma linha, Carr e Knox (2011) afirmaram que

novas formas de se manejar a irrigação têm sido desenvolvidas e propostas, mas poucos

resultados têm sido aplicados.

45

Dentre as técnicas utilizadas para manejar a irrigação, especial atenção tem sido

dispensada à irrigação sob déficit, a qual tem sido amplamente investigada como uma

estratégia de produção valiosa e sustentável a ser utilizada em regiões secas ou sujeitas a

períodos de déficit hídrico prolongado (GEERTS; RAES, 2009). A técnica prevê que ao

limitar as aplicações de água àpenas os estágios de crescimento mais sensíveis ao déficit

hídrico, esta prática maximiza a produtividade da água e estabiliza – ao invés de maximizar –

o rendimento.

Dessa forma, acredita-se que o manejo de irrigação adequado implica no

conhecimento preciso da resposta da cultura ao déficit hídrico, o qual possibilita a

identificação dos padrões de crescimento da cana-de-açúcar, que por sua vez, permite

selecionar variedades edafoclimaticamente adaptadas aos diferentes ambientes de produção e

que sejam eficientes no uso da água (OLIVEIRA et al., 2010).

2.6 Produtividade da água

Atualmente, a agricultura irrigada tem estado sobre pressão para produzir mais com as

mesmas quantidades de água ou até mesmo reduzir sua demanda. Para tanto, faz-se necessário

que os irrigantes utilizem de forma mais eficiente seus sistemas de irrigação, melhorando suas

habilidades com o manejo da água e solo, como forma de reduzir sua demanda e uso de água.

De acordo com Levidow et al. (2014), práticas que favoreçam a eficiência no uso da água,

tem o potencial de melhorar a viabilidade econômica e promover a sustentabilidade ambiental

da agricultura irrigada, sem necessariamente reduzir o consumo deste importante insumo.

Muitos pesquisadores têm proposto indicadores para avaliar a eficiência do uso de

água (BOS et al., 1994; PERRY, 1996; MOLDEN et al., 1998; PEREIRA et al. 2012). Esses

indicadores consideram a resposta produtiva da cultura e o desempenho da aplicação de água

no sistema de produção em relação à demanda hídrica máxima requerida (PEREIRA et al.,

2002).

A produtividade da água (PA) tem sido o indicador mais amplamente utilizado para

expressar os benefícios derivados do consumo de água pelas culturas, podendo ser utilizado

para avaliar o impacto das estratégias de exploração agrícola em condições de escassez de

água (FRIZZONE, 2014). O termo PA foi originalmente importado da área econômica e tem

sido habitualmente confundido com a eficiência do uso da água (EUA), entretanto, apesar da

semelhança entre ambos, eles apresentam diferenças conceituais.

46

Para Ragab (2014), por exemplo, a EUA, por utilizar a palavra eficiência, deve ser

apresentada na forma de razão ou porcentagem (que é a forma comum de apresentação dos

indicadores de eficiência disseminados na área de engenharia), uma vez que representa a

proporção de um elemento de saída dividido por um elemento de entrada, ambos com a

mesma unidade. Por sua vez, a PA é um termo diferente, e refere-se ao que se pode produzir,

seja físico ou econômico, a partir de uma unidade de entrada (para a água, em mm, L ou m3).

A interpretação do termo EUA apresentada por Ragab (2014), não é unânime na

comunidade científica, particularmente para os fisiologistas de plantas, que utilizam o termo

para analisar o desempenho das plantas, empregando a razão entre a assimilação de carbono e

as taxas de transpiração. De fato, o argumento dos fisiologistas é interessante, e pode ser

retratado na Equação 1, a qual considera que a produção de matéria seca (fotossíntese) e

transpiração, estão relacionadas ao processo de difusão de CO2 e de H2O, que foi definida

como EUA por Viets (1962) citado por Frizzone (2014).

EUA = Taxa de produção de matéria seca

Taxa de transpiração →

y (kg ha-1

d-1)

t (kg ha-1

d-1)

(1)

O que normalmente ocorre, é que nas práticas diárias de irrigação, a produtividade da

água é um termo mais relevante que a eficiência de uso da água, cujo significado depende da

aplicação. Dessa forma, integrando-se as taxas de produção de matéria seca e de transpiração

ao longo do tempo, isto é, no ciclo da cultura, teremos Y (kg ha-1) e T (mm), e a EUA passa a

ser expressa pela produtividade física da água, mais comumente denominada de PA

(VAZIFEDOUST et al., 2008), conforme a Equação 2:

PA = Rendimento de biomassa

Transpiração acumulada →

Y (kg ha-1)

T ( m3 ha-1)

→ Y (kg)

T (m3) (2)

Quando a irrigação é realizada em escala de campo, ou até mesmo em cultivos

conduzidos em ambiente protegido, geralmente é difícil distinguir a transpiração das plantas

da evaporação das superfícies do solo e das plantas. Dessa forma, ao invés de usar T como

base para a PA, utiliza-se a evapotranspiração da cultura (ET) (VAZIFEDOUST et al. 2008;

PERRY et al. 2009), conforme é apresentado na Equação 3:

PA = Rendimento de biomassa

Evapotranspiração acumulada →

Y (kg ha-1)

ET ( m3 ha-1)

→ Y (kg)

ET (m3) (3)

47

Sendo assim, a definição de PA pode ser dada, pela produção de matéria seca ou

fresca da parte aérea (g ou kg), por unidade de terra (m2 ou ha), por unidade de água

transpirada (mm ou m3), uma vez que a água transferida para a atmosfera por meio da

evaporação, não participa dos processos de assimilação de carbono pela planta (STEDUTO et

al., 2007a).

De acordo com Steduto et al. (2007b), existe uma margem considerável para melhorar

a produtividade da água dos cultivos, sendo ela possível a partir da adoção de técnicas

agronômicas e de gestão da água mais eficientes. Entre as várias sugestões enumeradas por

esses mesmos autores, pode-se citar a irrigação sob déficit e também o uso de tecnologias de

irrigação mais modernas (tais como os sistemas de irrigação localizada), além da utilização de

cultivares mais responsivas a irrigação.

Os resultados apresentados na Tabela 3, obtida a partir de estudos realizados por

Molden et al. (2010), mostram os níveis atuais da PA de diversas culturas, o que indica que as

diferenças observadas em um mesmo produto, refletem os efeitos da gestão dispensada à

cultura. De forma análoga, a Tabela 4 mostra como a eficiência de utilização de água

associada com o uso da irrigação por gotejamento, em comparação com a irrigação por

superfície, levou ao aumento da produtividade da água de um certo número de culturas na

Índia.

Tabela 3 - Produtividade da água para diversas culturas

Cultura Produtividade da Água (kg m-3)

Trigo 0,2 - 1,2

Arroz 0,15 - 1,6

Milho 0,3 - 2,0

Tomate 5,0 - 20,0

Cebola 3,0 - 10,0

Amendoim 0,1 - 0,4

Batata 3,0 - 7,0

Fonte: Molden et al. (2010)

Tabela 4 - Ganhos de produtividade, em porcentagem, para várias culturas a partir da substituição do sistema de

irrigação por superfície para o sistema de gotejamento

Cultura Aumento no rendimento

(%)

Redução na aplicação de água

(%)

Ganhos na

Produtividade da

Água (%)

Banana 52 45 173

Algodão 27 53 169

Uva 23 48 134

Tomate 5 27 44

Cana-de-açúcar 23 44 121

Fonte: Molden et al. (2007)

48

2.7 Produtividade da água para a cana-de-açúcar

A produtividade da água é um ótimo indicador para a análise e tomada de decisão,

pois permite avaliar a variação da razão entre a produção e a quantidade de água utilizada,

sugerindo valores que maximizem sua utilização (MASCHIO, 2011).

Para a cana-de-açúcar, particularmente, Doorembos e Kassam (1979) definiram

limites de produtividade da água para colmos, variando entre 5,0 e 8,0 kg m-3 de biomassa

seca obtida a partir de cultivos irrigados, conduzidos em regiões tropicais e submetidos a

condições adequadas de disponibilidade hídrica. Resultados similares foram registrados por

Inman-Bamber et al. (1999), em experimentos conduzidos também em região tropical, no

nordeste da Austrália, onde esses autores obtiveram valores de PA variando entre 19 e 27 kg

m-3 (biomassa de colmos frescos), em regimes de irrigação complementar e plena,

respectivamente.

Para Inman-Bamber e Smith (2005), o incremento da PA verificado em cultivos com

adequada disponibilidade hídrica é atribuído à melhoria na partição da biomassa para os

colmos. No entanto, é sabido que a variabilidade deste indicador depende também da

variedade cultivada, ciclo de cultivo (cana-planta ou cana-soca), condições ambientais e

práticas de manejo dispensadas a cultura (SMIT; SINGELS, 2006). Kigston (1994), por

exemplo, em uma revisão sobre o tema, verificou que a PA variou de 8,37 a 20,94 kg m-3, já

Robertson e Muchow (1994), relataram valores variando entre 4,8 e 12,1 kg m-3 e, em outro

trabalho, Robertson et al. (1996) observaram variação de 5,3 a 15,4 kg m-3, todos com valores

de PA expressos como biomassa fresca de colmos.

Para diversos autores (ALI; TALUKDER, 2008; VAZIFEDOUST, et al., 2008;

GEERTS; RAES, 2009), além dos motivantes de variabilidade da produtividade da água

supracitados, deve-se atentar também ao termo utilizado para expressar o denominador da

equação de PA, tendo em vista que esse pode apresentar-se como originário apenas da água

advinda da irrigação ou precipitação, da soma de ambos e, ainda, exclusivamente da

transpiração. Dessa forma, diferentes metodologias de quantificação da água utilizada pela

cultura, necessariamente implicam em diferentes valores de PA obtidos.

Apesar da diversidade de trabalhos com PA para cana-de-açúcar existentes na

literatura internacional, no Brasil este tipo de abordagem ainda é incipiente. Um dos poucos

trabalhos foi o desenvolvido por Maschio (2011), que obteve valores de PA para colmos

frescos variando entre 17,17 a 29,21 kg m-3, quando avaliava 24 cultivares de cana-de-açúcar

nacionais em ambiente protegido. As condições de disponibilidade hídrica exploradas por

49

esse autor, foi a de tratamentos de irrigação com lâminas de 70 e 100% da evapotranspiração

das variedades. Os resultados encontrados por Maschio (2011) em cultivo de primeira soca, e

no ano seguinte por Leal (2012), no mesmo experimento, apontaram que, em média, o

tratamento hídrico-restritivo apresentou os maiores valores de PA.

A despeito dos resultados verificados por esses autores, Ali e Talukder (2008) relatam

que valores de produtividade da água altos, têm pouco ou nenhum interesse se eles não

estiverem associados com rendimentos elevados ou aceitáveis, uma vez que a irrigação sob

déficit, normalmente, estabelece uma relação de troca: uma menor produção para uma maior

PA. O que se espera, de modo geral, é que o decréscimo promovido no rendimento da cultura,

associado a economia de água gerada na irrigação sob déficit, compense financeiramente a

estratégia de gestão da água adotada.

Diversos autores (De WIT, 1958; TANNER; SINCLAIR, 1983; STEDUTO et al.,

2007a) tem demonstrado que para uma determinada variedade de cultura e clima, há uma bem

estabelecida relação linear entre biomassa e transpiração da planta, ou seja, uma maior

produção de biomassa demanda uma maior quantidade de água. Steduto et al. (2007a), citam

que os pioneiros em observar este comportamento foram Bringgs e Shantz em 1913,

ocorrendo apenas 70 anos depois uma análise detalhada desse aspecto, que foi realizada por

Tanner e Sinclair (1983), os quais foram responsáveis por fornecer uma base teórica e

confirmaram a constância observada anteriormente para um determinado ambiente. Contudo,

poucas foram as tentativas feitas com o objetivo de combinar avanços científicos com novas

evidências experimentais para melhorar a compreensão do comportamento da PA, tendo em

vista sua grande importância no manejo das culturas e também para o desenvolvimento de

modelos para estimativa de produção.

Para Molden et al. (2010), embora haja uma relação fixa entre a biomassa e a

transpiração, existe uma variabilidade substancial nos fatores que podem melhorar a relação

entre o rendimento e a transpiração, tais fatores incluem: redução da componente evaporação

da ET, melhoria no índice de colheita, condições climáticas adequadas, cultivares melhor

adaptadas, gestão do estresse hídrico, controle de pragas e doenças, manejo nutricional e do

solo, e outras práticas agronômicas existentes. Dessa forma, diante de todos os fatores

elencados por esses autores, parece haver espaço considerável para elevar o rendimento em

relação a evapotranspiração.

Na Figura 2, elaborada a partir do estudo de Molden et al. (2010), esses autores

sintetizam graficamente os ganhos de PA auferidos no passado e expectativas futuras de

incremento para essa variável em diferentes condições de manejo para as culturas agrícolas de

50

modo geral. A curva superior, presente no gráfico, representa a relação biofísica existente

entre a biomassa e transpiração, onde, possivelmente, pouco ganho possa ser alcançado neste

aspecto. No entanto, quando se considera a relação estabelecida entre rendimento e

transpiração (linha tracejada), o melhoramento genético, principalmente, tem contribuído de

sobremaneira na promoção de melhorias substanciais, em partes, devido a mudanças no índice

de colheita de muitas culturas. As duas últimas linhas, indicam que a melhoria na PA é

possível através de uma melhor gestão, de modo a aumentar a proporção do rendimento em

relação a ET. No entanto, essa melhoria tem diferentes níveis de aumento para as diversas

regiões produtivas do mundo, sendo maior em países onde as mais modernas tecnologias

agrícolas ainda não foram implementadas, e menor na Europa, América do Norte e Austrália.

Nessas últimas, o aumento nos rendimentos implicará necessariamente, no aumento da ET.

Ainda em relação aos valores de PA para a cultura da cana-de-açúcar, novos

indicadores, derivados da PA baseada nos colmos, têm sido mensurados, considerando-se a

importância econômica crescente destes produtos na atualidade. Esses indicadores são

definidos como produtividade da água para açúcar, produtividade da água para biomassa total

da parte aérea e também PA para o etanol de 1ª e 2ª geração.

Para a produtividade da água para açúcar, especificamente, Silva et al. (2011), em

experimento com a variedade RB 92579, em Juazeiro/BA, obtiveram valores oscilando entre

0,69 e 1,22 kg m-3 em condições de irrigação plena. Já Leal et al. (2015), estudando 23

variedades de cana em ambiente protegido, encontraram valores médios de PA para açúcar de

2,0 e 2,11 kg m-3, para condições de disponibilidade hídrica iguais a 70 e 100% da demanda

hídrica da cultura, respectivamente.

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

1,2

Agora +25 anos

+50 anos

-25 anos

-50 anos

Figura 2 – Ganhos de produtividade da água (PA) no passado e expectativas de incremento futura, para

diferentes níveis de produtividade agrícola

Adaptada de Molden et al. (2010).

51

No tocante aos indicadores de PA para biomassa total da parte aérea e etanol de 1ª

geração, poucos trabalhos têm apresentado resultados para eles, como os desenvolvidos por

Leal (2012), que apresentou valores de PA para biomassa seca total da parte aérea variando

entre 6,4 e 11,7 kg m-3, obtidos em duas condições de disponibilidade hídrica no solo. Em

relação a produtividade da água para etanol de 1ª geração, Silva et al. (2011) e Andrade Júnior

et al. (2012), encontraram valores para esta variável iguais a 0,49 e 0,48 L m-3,

respectivamente. Quanto aos dados de PA para etanol de 2ª geração, até onde se sabe, não há

na literatura informações a respeito desse indicador.

53

3 MATERIAL E MÉTODOS

O experimento apresentado nesta tese está vinculado ao projeto de pesquisa FAPESP

2012/50083-7: "Produtividade da Água em Biomassa e Energia para Variedades de Cana-

de-açúcar em Função dos Níveis de Irrigação: Experimentação e Simulação", aprovado em

edital específico do Programa de Apoio à Pesquisa em Parceria para Inovação Tecnológica

(PITE) junto à Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP). Assim, a

metodologia adotada e os resultados apresentados foram definidos e redigidos em comum

acordo, seguindo as cláusulas do Termo de Convênio de Cooperação firmado entre FAPESP,

Odebrecht Agroindustrial (empresa parceira) e a Universidade de São Paulo - USP

(Instituição sede do projeto).

3.1 Localização e caracterização da área experimental

A pesquisa foi realizada na área experimental do Departamento de Engenharia de

Biossistemas (LEB), localizado na Escola Superior de Agricultura ‘Luiz de Queiroz’

(ESALQ/USP), em Piracicaba – SP (Figura 3). As coordenadas geográficas do local são: 22º

43’ 30” de latitude Sul, e 47º 38’ 00” de longitude Oeste, a altitude é de 546 m.

Os experimentos foram conduzidos em infraestrutura do Instituto Nacional de Ciência

e Tecnologia - Engenharia da Irrigação (INCT-EI), com base em uma casa de vegetação

(ambiente protegido), composta por três vãos conjugados, com área total de 400 m2 e altura

do pé-direito de 5,2 m, cobertura plástica transparente (Ginegar Plastic Products® - Kibbutz

CASA DE VEGETAÇÃO

Figura 3 – Vista aérea do Departamento de Engenharia de Biossistemas da ESALQ, com destaque para a casa

de vegetação onde o experimento foi conduzido

54

Ginegar, Israel) e laterais fechadas com tela “sombrite” preta, com aproximadamente 50% de

interceptação da radiação global (Figura 4A). A estrutura é provida de um total de 396 vasos

em concreto armado (333 litros/vaso) assentados sobre base de concreto (Figuras 4B e 4C).

Uma estufa anexa (Estufa de Apoio) com aproximadamente 110 m2 também foi

utilizada para abrigar os quadros de comandos do sistema de irrigação, conjuntos moto-

bombas, sistemas de aquisição de dados (dataloggers), além de servir de apoio na realização

das análises, colheita e armazenamento do material coletado (Figura 4D).

Figura 4 – Vista externa da estufa (A); Vista interna da estufa (B); Detalhe dos vasos – unidade experimental

(C); Estufa utilizada como unidade de apoio, anexa a estufa principal (D)

O conjunto formado pelas duas estufas foi denominado de plataforma de pesquisa para

Produtividade da Água na Conversão de Biomassa e Energia em Variedades Comerciais

Atuais e Futuras de Cana-de-açúcar (PAC-CANA), de modo a otimizar o uso da água em

projetos de irrigação.

B A

VASO 1

VASO 2

VASO 3

C D

55

3.2 Delineamento experimental e tratamentos

A pesquisa foi conduzida nos dois primeiros ciclos de cultivo da cana-de-açúcar, sendo

estes abordados nesta tese como Experimento 1, referente ao ciclo da cana-planta e,

Experimento 2, referente a cana-soca.

O delineamento experimental adotado para ambos os ciclos foi o de blocos

casualizados, com três blocos completos, sendo um bloco instalado em cada vão da estufa. Os

tratamentos foram compostos por três fatores (4x4x8) em esquema de parcelas sub-

subdivididas (split-split-plot). Estas parcelas foram formadas por duas plantas (touceiras)

alocadas em um vaso com aproximadamente 330 litros de solo (Figura 5).

Figura 5 – Detalhe da parcela experimental com as duas mudas de cana

No Experimento 1 foram estudados três fatores, sendo o primeiro e segundo com

quatro níveis e o terceiro com oito (4x4x8), totalizando assim 128 tratamentos, sendo eles: 4

níveis de irrigação ao longo do ciclo (125, 100, 75 e 50% da Demanda Hídrica potencial -

DHp); 8 variedades comerciais de cana-de-açúcar e 4 procedimentos de maturação, impostos

por meio de variações na intensidade do déficit hídrico aplicado na fase de maturação.

Para o primeiro fator, os níveis de irrigação adotados foram determinados tomando

como referência a demanda hídrica potencial de cada variedade, mantendo-se a umidade do

solo do nível de referência (100%) sempre próxima a capacidade de campo (θcc); os demais

níveis representaram 125%, 75% e 50% da lâmina de referência, ou seja, do tratamento que

visava atender a toda demanda evapotranspirométrica das variedades. A diferenciação dos

níveis de irrigação iniciou-se em fases distintas para os dois ciclos de cultivo. Para a cana-

planta, optou-se por iniciar a diferenciação após a fase de intenso perfilhamento (~110 dias

56

após o plantio), tomando-se como fase crítica na determinação da produção (INMAN-

BAMBER, 2004). Já para o ciclo da cana-soca, a diferenciação ocorreu aos 45 dias após o

corte. Antes destes eventos, todo o experimento foi mantido em condições ótimas de

disponibilidade hídrica (θcc). As Figura 6A e 6B apresentam a discriminação das lâminas de

irrigação impostas aos tratamentos durante os dois ciclos de cultivo.

Figura 6 – Épocas de diferenciação das lâminas de irrigação impostas às variedades para os ciclos de cultivo.

Cana-planta (A); Cana-soca (B)

Para a lâmina de 125%, houve alterações no projeto inicial, uma vez que, ao longo da

primeira fase da pesquisa, percebeu-se que poderia haver uma “contaminação” das parcelas

submetidas a lâminas restritivas, em virtude da proximidade destas. Dessa forma, optou-se por

adotar uma lâmina com volume de água variável, mas similar ao do nível de 75% da DHp, de

modo que, as plantas instaladas nestas parcelas fossem irrigadas com lâminas cada vez mais

restritivas até se igualar àquelas dos tratamentos com lâmina de 75%. Assim, para os

resultados referentes à lâmina de 125% adotou-se a denominação 75%*.

Quanto ao fator variedades, ressalta-se que, atendendo à cláusula terceira do termo de

convênio de cooperação firmado entre FAPESP, Odebrecht Agroindustrial e USP ("Respeitar

e fazer respeitar as restrições à divulgação de informações e as limitações impostas por

direitos autorais e de propriedade intelectual"), as variedades foram codificadas

aleatoriamente como V1, V2, V3, V4, V5, V6, V7 e V8, respeitando o direito de

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 210 220 230 240 250 260 270 280 290 300 310 320 330 340 350 360

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L100 L75 L125 L50

Dias Após o Corte (DAC)

LÂ

MIN

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75

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A

B

57

exclusividade para a empresa parceira do projeto. No entanto, ao final da redação dessa tese, e

após sucessivas reuniões entre o coordenador do projeto e os agentes financeiros da empresa

parceira, optou-se por liberar a decodificação das variedades, as quais podem ser consultadas

na Tabela 5.

Tabela 5. Decodificação das variedades de cana-de-açúcar, com seus respectivos nomes comerciais e empresa

responsável pelo melhoramento

Código Variedade Empresa de Melhoramento

V1 CTC15 CTC1

V2 CTC17 CTC

V3 RB867515 RIDESA2

V4 RB92579 RIDESA

V5 RB931011 RIDESA

V6 RB966928 RIDESA

V7 IAC-5000 IAC3

V8 NCo376 SASRI4 1Centro de Tecnologia Canavieira; 2Rede Interuniversitária para o Desenvolvimento do Setor

Sucroenergético; 3Instituto Agronômico de Campinas e 4South African Sugarcane Research

Institute

Para o fator maturação, adotou-se quatro níveis de intensidade do déficit hídrico no

final do ciclo da cana-planta, a saber: i) sem corte da irrigação no final do ciclo – ou seja, a

irrigação foi mantida de forma inalterada até o final do ciclo; ii) corte gradual da irrigação, de

forma moderada – neste tratamento, houve redução da lâmina aplicada 60 dias antes da

colheita, sendo as restrições aplicadas apenas às lâminas de 100 (L100) e 75% (L75). Nessas,

as reduções foram graduais para patamares de 80 e 60% para L100 e 60 e 45% para L75; iii)

corte gradual da irrigação, de forma “drástica” – este tratamento foi similar ao anterior, sendo

também aplicado 60 dias antes da colheita da cana-planta e imposto apenas para as lâminas de

100 e 75%. Nesse, o gradiente de redução foi de 80, 60, 40 e 30% para L100 e 60, 45, 30 e

22,5% para L75. Para o quarto e último nível, iv) aplicação da metodologia Australiana

“drying-off” adaptada – originalmente proposta por Robertson et al. (1999). A modificação na

estratégia consistiu na aplicação de déficit hídrico severo de curta duração, por meio da

suspensão da irrigação 15 dias antes do início da colheita.

O critério para adaptação da metodologia Australiana foi estabelecido a partir da

Equação 4, a qual relaciona o volume total de água disponível na parcela (CAD = 60,0 mm)

com a evapotranspiração de referência média para o período, calculada pelo método de

Penman-Monteith (2,5 mm).

(4)

Em que:

TSI = CAD

ETo ∙ 2

58

TSI - tempo sem irrigação no final do ciclo, em dias;

CAD - capacidade de água disponível para a camada de 0,0 a 0,6 m, em mm; e

ETo - evapotranspiração de referência média dos 30 dias anteriores ao corte da irrigação, em mm.

A Figura 7 apresenta a diferenciação das lâminas para os diferentes níveis do fator

Maturação.

Figura 7 – Representação gráfica das frações das lâminas aplicadas durante a fase de maturação para os

tratamentos com déficit hídrico moderado, déficit hídrico “intenso”, sem déficit hídrico e a

metodologia dry-off adaptada. *A lâmina referência é a lâmina do tratamento L100 de cada

variedade

É importante ressaltar que, para os tratamentos de lâminas de irrigação nos níveis de

50 e 75%*, não houve imposição dos tratamentos de Maturação, tendo em vista que a redução

ainda maior na fração de água aplicada para esses tratamentos poderia ocasionar a

perda/morte de algumas plantas, inviabilizando a continuidade do experimento com a cana

soca. Informações adicionais para o efeito dos tratamentos de maturação sobre variáveis da

cana-de-açúcar neste experimento podem ser encontrados em Barbosa (2015).

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

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M4

L50 L75 L100 L125

DÉFICIT HÍDRICO MODERADO

DÉFICIT HÍDRICO “INTENSO”

SEM DÉFICIT HÍDRICO

DRYING-OFF ADAPTADA

59

Para o Experimento 2, realizado no segundo ciclo de cultivo da cana-de-açúcar, houve

alteração apenas para o terceiro fator, dentre os que foram estudados no ciclo da cana-planta.

Dessa forma, substituiu-se o fator Maturação por Épocas de Corte (o qual envolveu quatro

épocas de amostragens ao longo do ciclo), mantendo-se inalterada toda abordagem

metodológica adotada para o cultivo da cana-planta.

No tocante ao fator Épocas de Corte, realizou-se a colheita de um quarto do

experimento a cada 90 dias, com a finalidade de mensurar o particionamento da matéria seca

até o final de cada uma das quatro etapas. Com esta avaliação buscou-se estudar a distribuição

da matéria seca entre as estruturas que compõe a planta (folhas, bainhas, hastes/colmos e

desponte) com o intuito de subsidiar pesquisas do melhoramento genético, que visem a

seleção de cultivares que apresentem maior eficiência em transformar o assimilado no produto

de interesse.

As Figuras 8 e 9 apresentam os croquis para os dois experimentos (dois ciclos de

cultivo) com os seus respectivos tratamentos distribuídos no delineamento de blocos

aleatorizados.

60

B1

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B2

Blo

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31

87 7

42

81

87

51

56

83

7

B4

13

2

72

52

14

41

86

53

63

62

18

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67

43

81

47

B8

35

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54

56

23

72

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81

57

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OR

TE 4

CO

RTE

3C

OR

TE 2

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61

23

46

17

68

25

13

51

38

4

34

57

14

27

4

14

61

27

62

32

13

B3

B6

81

3

65

67

84

52

74

38

7B

8 16

78

57

24

53

4

5

72

18

B4

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7

37

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53

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17

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61

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41

25

73

81

35

68

Porta

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9 –

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L7

5*

L1

00

L7

5

L5

0

62

3.3 Montagem da plataforma PAC-Cana

Para a condução do experimento foram necessárias algumas modificações e

adaptações na estrutura original da estufa. Inicialmente, o nível do solo da estufa foi

rebaixado em aproximadamente 0,80 m do nível original, ficando assim com dois níveis de

piso no seu interior; um nível inferior no centro dos vãos e um nível superior nos corredores

laterais de cada vão (Figura 10A).

A diferenciação do piso em dois níveis foi realizada com o intuito de facilitar as

atividades de manejo da cultura de cana-de-açúcar, tais como: avaliações biométricas,

monitoramento da tensiometria, monitoramento fitossanitário, colheita, dentre outras. Em

cada um dos vãos, o nível inferior do solo foi impermeabilizado a partir da construção de duas

rampas de concreto com altura de 0,10 m; a inclinação de ambas foi de 1% em direção ao

centro do vão (Figura 10B). Entre as rampas foi mantido um corredor com aproximadamente

0,60 m de largura, o qual foi revestido com pedra brita de modo a facilitar a drenagem do

excesso de água que pudesse ocorrer.

Como recipientes para as plantas foram construídos vasos em concreto armado com

dimensões de 1,04 m de comprimento, 1,24 m de largura e 0,76 m de altura, resultando em

um volume interno aproximado de 1,0 m3/vaso. Os vasos foram fabricados fora da estufa e

posteriormente transportados e posicionados sobre a base de concreto no interior da mesma

(Figura 10C).

Em cada vão da estufa, foram alocados 44 vasos, sendo metade deles posicionados em

cada uma das duas rampas de concreto, perfazendo assim, 132 caixas em toda estufa. Na

Figura 10D, observa-se o detalhe da distribuição dos vasos, que foram posicionados dois a

dois, mantendo-se uma distância de 0,42 m como corredor lateral e 0,60 m como corredor

central.

63

Figura 10 – Rebaixamento do solo no interior da estufa (A); Construção das rampas de impermeabilização e

assentamento dos vasos (B); Posicionamento das caixas no interior da estufa (C) e Vista do interior

da estufa com as caixas distribuídas

Para adequar a quantidade de vasos às características e ao número total necessário para

as parcelas, os 132 vasos foram subdivididos em três partes iguais, totalizando 396 vasos

menores (parcelas experimentais), com volume aproximado de 0,33 m3 e dimensões de 1,04 x

0,41 x 0,76 m de largura, comprimento e profundidade, respectivamente. A divisão foi feita

por meio de placas de PVC e lona plástica, de modo a isolar e impermeabilizar cada parcela,

evitando que as raízes e também a umidade de uma parcela não interferissem na parcela

vizinha (Figura 11A). No fundo do vaso foi posta uma camada de pedra brita com 0,10 m de

espessura, revestida por manta geotêxtil (Bidim), para facilitar a drenagem e também isolar as

parcelas (Figura 11B).

O enchimento dos vasos foi realizado com o auxílio de carrinho de mão e a quantidade

de solo recebida por cada parcela foi igual ao seu volume (Figura 11C). Após o processo de

enchimento, todas as parcelas receberam irrigação, de modo a promover a acomodação do

solo, tendo em seguida sido realizada a complementação necessária para que a altura final no

interior do vaso fosse de aproximadamente 0,60 m (Figura 11D).

A B

C D

64

Figura 11 – Compartimentação realizada nas caixas/vasos (A); Detalhe dos compartimentos e revestimento

montados com lona plástica e manta geotêxtil (B); Enchimento das caixas com auxílio de carrinho

de mão (C) e Vista da estufa com todos os vasos preenchidos (D)

3.4 Solo e caracterização físico-químico-hídrica

A cultura foi conduzida em solo da série “Sertãozinho”, que é um Latossolo Vermelho

Amarelo de textura franco arenosa. O solo foi distribuído em vasos de concreto armado

(parcelas experimentais) com dimensões de 1,04 x 0,41 x 0,75 m de largura, comprimento e

profundidade, respectivamente (0,33 m3), cultivados com duas mudas de cana-de-açúcar.

Previamente ao ensaio, foram coletadas amostras deformadas utilizando trado de rosca, para a

realização de análises químicas (Figura 12).

C D

A B

65

Figura 12 – Coleta de amostras deformadas de solo (A); preparação de amostra composta (B)

Foram coletadas amostras simples em todas as 396 parcelas da estufa, na camada de

solo entre 0 e 0,30 m. Como o solo havia sido homogeneizado antes do transporte para a

estufa, o volume coletado, teoricamente, representou o volume total de solo presente no vaso.

As amostras simples foram agrupadas em três amostras compostas correspondentes aos 3

blocos descritos no delineamento experimental.

Ao final do ciclo da cana-planta, procedeu-se novamente com coletas de amostras de

solo, de modo que, caso necessário, fossem efetuadas correções químicas, de forma que os

dois ciclos ocorressem de maneira similar quanto ao fator fertilidade. As Tabelas 6 e 7

apresentam os resultados dos teores médios de macro e micronutrientes encontrados em cada

um dos três blocos da estufa no início dos dois ciclos de cultivo.

Tabela 6 – Resultado da análise química do solo para macronutrientes realizada nos três blocos do experimento

para as épocas iniciais dos dois ciclos de cultivo

Bloco pH M.O. Presina K Ca Mg H+Al Al S.B. CTC V m S

CaCl2 g dm-3 mg dm-3 ------------------mmolc dm-3------------------ ---------%--------- mg dm-3

CICLO DA CANA-PLANTA

1 5,3 c 9,0 41,5 d 2,7 c 24,0 d 11,3 d 24,3 0,0 38,3 62,5 61,0 c 0,0 11,5 d

2 5,3 c 9,0 44,0 d 3,2 d 22,5 d 9,8 d 24,3 0,0 35,3 59,5 59,3 c 0,0 13,0 d

3 5,6 c 10,0 38,0 d 2,1 c 25,8 d 12,8 d 19,5 0,0 40,5 60,0 67,8 c 0,0 11,5 d

CICLO DA CANA-SOCA

1 5,3 c 16,8 23,6 c 0,4 a 21,8 d 5,0 c 22,2 0,0 27,2 49,3 54,8 c 0,1 33,8 d

2 5,2 c 18,3 25,0 c 0,6 a 23,0 d 6,4 c 23,7 0,0 30,3 54,0 55,8 c 0,0 40,3 d

3 5,5 c 17,6 22,3 c 0,3 a 23,0 d 7,3 c 20,3 0,0 30,5 50,8 60,1 c 0,0 37,8 d

Potencial hidrogeniônico (pH); matéria orgânica (M.O.); fósforo (Presina); potássio (K); cálcio (Ca); magnésio

(Mg); hidrogênio+alumínio (H+Al); soma de bases (S.B.); capacidade de troca catiônica (CTC); Saturação de

Bases (V); enxofre (S). Letras minúsculas indicam as classes de teores de nutrientes: a - teores muito baixos; b -

teores baixos; c - teores médios; d - teores altos; e - teores muito altos. IAC (2014) e Raij et al. (1997)

A B

66

Tabela 7 – Resultado da análise química do solo para micronutrientes realizada nos três blocos do experimento

para as épocas iniciais dos dois ciclos de cultivo

CICLO DA CANA-PLANTA

Bloco

Cu Fe Zn Mn B

------------------------------------ DTPA* ------------------------------------ (água quente)

---------------------------------------------- mg dm-3 --------------------------------------------

1 0,7 c 26,3 d 1,4 d 5,2 d 0,4 c 2 0,7 c 42,8 d 1,6 d 7,0 d 0,5 c

3 0,7 c 26,0 d 1,7 d 4,2 c 0,5 c

CICLO DA CANA-SOCA 1 0,6 c 39,2 d 2,1 d 3,6 c 0,5 c 2 0,6 c 36,8 d 2,1 d 4,1 c 0,5 c 3 0,6 c 29,6 d 2,4 d 3,8 c 0,5 c

Cobre (Cu); ferro (Fe); zinco (Zn); manganês (Mn); boro (B). Letras minúsculas indicam as classes de teores

de nutrientes: a - teores muito baixos; b - teores baixos; c - teores médios; d - teores altos; e - teores muito

altos, segundo IAC (2014) e Raij et al. (1997)

*ácido dietilenotriaminopentaacético

Para caracterização físico-hídrica do solo, foram coletadas amostras indeformadas,

com o auxílio de trado tipo Uhland equipado com cilindros de aço inox de 50 cm³. As

amostras foram retiradas em três profundidades, nas camadas de 0-0,20, 0,20-0,40 e 0,40-0,60

m, respectivamente (Figura 13). Foram amostradas aleatoriamente quatro parcelas em cada

bloco, resultando em 12 pontos de coleta e um total de 36 amostras na estufa. A determinação

das curvas de retenção de água no solo se deu através de mesa de tensão (para tensões de 1, 2,

4 e 6 kPa) e extratores de “Richards” com placas porosas (para tensões de 10, 30, 50, 100,

500, 1000 e 1500 kPa). Realizou-se também determinações da densidade global (Ds),

densidade das partículas (Dp), porosidade total (PT) e análise textural. A caracterização

físico-hídrica do solo pode ser observada na Tabela 8 e os parâmetros do modelo de van

Genuchten para a curva de retenção de água do solo na Tabela 9.

Figura 13 – Coleta de amostras indeformadas de solo para realização de análises físico-hídricas

A B

67

Tabela 8 – Caracterização físico-hídrica do solo ao término do primeiro ciclo de cultivo

Camada

(m)

θcc θpmp CAD

(mm)

Ds Dp PT

(%)

Frações granulométricas

Areia Silte Argila

cm3 cm-3 g cm-3 %

0,00 – 0,20 0,224 0,161 22,10 1,61 2,69 40,1 72,29 8,00 19,71

0,20 – 0,40 0,226 0,163 19,62 1,58 2,69 41,2 72,03 8,04 19,93

0,40 – 0,60 0,229 0,166 18,49 1,54 2,69 42,7 72,03 7,69 20,28

θcc: umidade na capacidade de campo (correspondente ao potencial mátrico (ψm) de 4,85 kPa). θpmp: umidade no

ponto de murcha permanente (correspondente ao potencial mátrico (ψm) de 1500 kPa). CAD: capacidade de água

disponível. Ds: densidade do solo. Dp: densidade de partículas do solo. PT: porosidade total do solo.

Tabela 9 – Valores de umidade de saturação (θs) e residual (θr), e dos parâmetros empíricos (α, n e m) do

modelo de van Genuchten (1980)

Camada (m) θs (cm3 cm-3) θr (cm3 cm-3) a (1/cm) m n

0,00 – 0,20 0,493 0,161 0,0674 0,4471 1,8224

0,20 – 0,40 0,489 0,163 0,0744 0,4328 1,7680

0,40 – 0,60 0,507 0,166 0,0736 0,4471 1,8137

As análises físico-hídricas só foram realizadas ao término do primeiro ciclo, tendo em

vista que no início do experimento o solo encontrava-se desestruturado, condição esta que não

permite determinar com fidelidade a dinâmica da água nestas circunstâncias. Diante disso,

para o manejo da irrigação durante o ciclo da cana-planta, adotou-se análises realizadas neste

mesmo tipo de solo em experimentos anteriores, inclusive conduzidos por pesquisadores do

mesmo grupo e linha de pesquisa. Após a realização das análises, houve comparação entre os

resultados e observou-se semelhanças entre os mesmos.

3.5 Sistema de irrigação

As irrigações foram realizadas por gotejamento, com emissores equipados com

sistema autocompensante, anti-sifão e antidrenante. Cada gotejador possuía vazão de 1,6 L h-1

e foram instalados cinco emissores por parcela, sendo estes espaçados em 0,20 m, totalizando

assim uma vazão de 8 L h-1 por parcela.

O tubo gotejador, com diâmetro interno de 16 milímetros, foi instalado no centro da

parcela e para sua fixação fez-se necessário a adoção de estacas plásticas que permitissem a

manutenção do tubo com os emissores voltados para cima, de modo a evitar o entupimento

por partículas sólidas (FARIAS, 2013). Para fechamento das extremidades dos tubos, estes

tiveram suas pontas dobradas e lacradas com arame de aço inox, e para diminuir o risco de

danificar o tubo com o arame, em virtude do contato direto deste com o polietileno, optou-se

por passar uma camada de fita isolante abaixo do arame (Figura 14A).

68

A alimentação dos tubogotejadores foi realizada por meio de microtubos que

conduziam a água que supria o sistema. A comunicação destes com os tubogotejadores foi

realizada a partir de cotovelos e conectores internos, ambos com diâmetro de 4,5 mm (Figura

14B).

Cada uma das 396 parcelas experimentais foi irrigada individualmente, com controle

da água de irrigação realizado por meio da abertura e fechamento de microregistros instalados

na estufa de apoio, localizada ao lado da estufa principal. Para facilitar o controle da irrigação,

os microregistros foram agrupados em um painel de controle, o qual permitia o

monitoramento simultâneo de todos os controladores/microregistros (Figuras 14C e 14D).

Para a pressurização do sistema foi instalado um conjunto motobomba KSB

HYDROBLOC C1010® com potência do motor de 1,0 cv e pressão de 20,0 mca para vazão

de 3,2 m³ h-1 (Figura 14E). A motobomba utilizada apresenta uma curva característica (vazão

x pressão) com pouca variação de pressão na faixa de vazão que foi utilizada para o

experimento. Assim, mesmo com todas as parcelas abertas (3,2 m³ h-1) ou apenas um

tratamento aberto (três parcelas abertas com vazão de 0,024 m³ h-1), a variação de pressão foi

mínima, não exigindo grandes mudanças na abertura do registro de retorno.

A água utilizada na irrigação foi armazenada em duas caixas d'água com volume de

5,0 m³ (Figura 14F). Também foi acoplada ao sistema de irrigação duas motobombas, modelo

GRUNDFOS CM3® com potência de 0,75 e 1,0 cv e carcaças e rotores em aço inox (Figura

14G), que foram utilizadas para pressurizar as soluções fertilizantes/defensivas quando foram

realizadas as quimigações (fertirrigação/insetigação/fungigação). Para o preparo e

armazenamento da solução fertilizante durante as aplicações, foi utilizada uma caixa d'água

com capacidade de 0,5 m³, instalada paralelamente ao sistema no interior da estufa de apoio

(Figura 14H). O sistema de irrigação também contava com chave de partida e sistema de

filtragem de discos.

Quanto à automação do sistema, não houve tempo suficiente para implementação

deste durante o ciclo da cana-planta, uma vez que a confecção e instalação do sistema

desenvolvido só ocorreu no terço final do primeiro ciclo. Diante disso, optou-se pela operação

manual do sistema por questões de segurança na condução do experimento. A operação

manual foi precisa e bastante confiável, tendo como desvantagem requerer um maior tempo

de dedicação dos pesquisadores na condução das irrigações do experimento.

Para o ciclo na cana-soca, a automação ocorreu de maneira parcial, tendo sido

automatizada apenas a aquisição dos dados de tensiometria. Para tal, instalaram-se

transdutores aos tensiômetros das parcelas experimentais, que por sua vez estavam conectados

69

a um circuito microprocessado, provido de conversor analógico/digital de 10 bits, sendo o

mesmo comandado por um microcomputador. O gerenciamento da aquisição de dados foi

realizado por um aplicativo supervisório desenvolvido em linguagem Pascal, instalado no

microcomputador. Os dados de tensão da água no solo obtidos nos sensores eram

apresentados na tela de um computador em tempo real e armazenados em arquivo de texto

para posterior processamento, o qual era realizado por meio da análise e tratamento dos

dados, que em sequência eram utilizados para manejar a irrigação (Figuras 14I e 14J).

No tocante a avaliação do sistema de irrigação, a mesma foi realizada pela mensuração

da vazão total de cada parcela experimental pelo período de cinco minutos (Figura 14K).

Posteriormente, utilizou-se como indicadores de desempenho o Coeficiente de Uniformidade

de Christiansen (CUC) e o Coeficiente de Uniformidade de Distribuição (CUD). Para estes

indicadores de desempenho, obteve-se valores de 95,0 e 93,3%, para o CUC e CUD,

respectivamente, sendo o sistema avaliado como excelente, conforme classificação de

Merrian e Keller (1978) e Mantovani (2002).

3.6 Sensores de solo e meteorológicos

Os sensores de solo instalados foram os tensiômetros, que serviram para o

monitoramento do potencial mátrico do solo e subsequente manejo da irrigação. Os

tensiômetros foram instalados imediatamente após o transplantio das mudas nas parcelas, em

3 repetições das oito variedades que foram manejadas com tratamentos de lâmina de 100%,

servindo como referência para o manejo dos demais níveis de irrigação (Figura 14L). Uma

bateria com três tensiômetros foi instalada no centro das parcelas e entre as duas plantas

(Figura 14M) nas profundidades de 0,10 m, 0,30 m e 0,50 m, representando as camadas de

0,0-0,20 m, 0,20-0,40 m e 0,40-0,60 m, respectivamente. Dessa forma, foram utilizados 72

tensiômetros, com leituras realizadas manualmente com tensímetro de punção durante o ciclo

da cana-planta e, por meio de transdutores de pressão no ciclo da cana-soca (Figura 14N).

Quanto aos sensores utilizados para o monitoramento dos elementos meteorológicos,

estes foram instalados no centro da casa de vegetação, com o intuito de estimar a

evapotranspiração de referência (ETo) pelo método de Penman-Monteith (ALLEN et al.,

1998), assim como auxiliar na interpretação dos resultados alcançados. Desta forma, foram

monitorados a densidade de fluxo (W m-2) da radiação solar global (Rg), através de

piranômetro de silício (LI200X - Licor), radiação fotossinteticamente ativa (RFA), através de

sensor quântico (LI190SB - Licor) e radiação líquida (Rn), através de saldo radiômetro

(NRLITE - Campbell Sci.), assim como a temperatura do ar (ºC) e umidade relativa do ar (%),

70

através de sensor Vaissala (HMP45C - Vaissala). Os sensores foram instalados no vão central

em duas alturas (próximo ao teto da estufa e acima do dossel da cultura), e ligados a um

datalogger (CR1000 - Campbell Sci.), armazenando-se os dados em intervalos de 15 minutos.

A B

C D

E F

G H

71

Figura 14 – Tubo gotejador (A); detalhe da alimentação dos tubogotejadores por meio dos microtubos (B);

painel de controle da irrigação (C); detalhe dos microregistros controladores da irrigação

individualizada (D); bomba principal do sistema de irrigação (E); reservatórios de água (F);

bombas para realização da quimigação (G); tanques de preparação das soluções nutritivas e

defensivas (H); sistema de aquisição dos dados de tensiometria (I); circuito microprocessado (J);

avaliação do sistema de irrigação (K); instalação dos tensiômetros (L); bateria de tensiômetros

(M); tensiômetros equipados com transdutores de pressão (N); estação meteorológica (O) e

detalhe dos sensores dos elementos meteorológicos (P)

K L

M N

O P

I J

72

3.7 Condução dos experimentos

3.7.1 Plantio e transplantio das mudas

Os colmos que deram origem as mudas utilizadas na pesquisa foram obtidos junto a

unidades experimentais que realizam o melhoramento genético das variedades adotadas neste

estudo. Dessa forma, efetuaram-se coletas em campos do CTC (Piracicaba/SP), RIDESA

(Araras/SP) e IAC (Ribeirão Preto/SP), com a garantia dos programas de origem de que se

tratavam de colmos propícios para produção das mudas, ou seja, idade entre 10 e 12 meses,

sem problemas de sanidade e principalmente, com a identificação correta da variedade

fornecida. A exceção ficou por conta da variedade sul-africana, que foi coletada na Estação de

Cruzamentos do CTC em Camamu/BA, e não no seu programa de origem.

Os colmos foram transportados em feixes identificados (Figura 15A), mas ainda com

parte das folhas e bainhas, evitando dessa forma, danos as gemas. Dos colmos selecionados

(Figura 15B), foram descartadas as gemas da base e ponteiro, sendo utilizadas para o plantio

apenas as gemas do terço médio de cada colmo, uma vez que é esta porção do colmo que

apresenta as gemas mais uniformes.

A metodologia de plantio utilizada foi semelhante à empregada e recomendada pelo

Instituto Agronômico de Campinas (IAC), denominada de sistema de Mudas Pré-Brotadas

(MPB). Assim, com auxílio de uma guilhotina (Figura 15C), o terço médio do colmo de todas

as variedades foi dividido em minitoletes de aproximadamente 4,0 cm com apenas uma gema

(Figura 15D). Os minitoletes foram plantados no dia 31 de janeiro de 2013, em bandejas

plásticas de 32 células (Figura 15E) com volume interno de 190,0 cm³ preenchidos com

substrato comercial (Tropstrato®).

O número de mudas plantadas, foi cerca de 60% maior do que a quantidade necessária

para condução do experimento, garantindo dessa forma, a possibilidade de seleção das plantas

mais vigorosas e uniformes, e descartando aquelas que não possuíam estas características.

Durante o período de desenvolvimento das mudas, as bandejas foram instaladas sobre

estrutura de telado suspensa de modo a facilitar o manejo das mesmas e também propiciar

uma perfeita drenagem da água de irrigação (Figura 15F). Toda a fase de produção das mudas

foi conduzida em casa de vegetação com cobertura plástica transparente e laterais fechadas

com tela tipo sombrite com 30% de interceptação luminosa. As irrigações das mudas foram

realizadas diariamente, de modo a manter a umidade do substrato sempre próxima da umidade

na capacidade de campo, favorecendo assim o pleno desenvolvimento das mudas.

73

No decorrer da fase de mudas, houve monitoramento constante das plantas, de modo a

identificar possíveis problemas sanitários e nutricionais que pudessem, posteriormente,

dificultar o estabelecimento e desenvolvimento na fase seguinte ao transplantio. Para estes

casos foram necessárias adubações foliares e aplicação de inseticida.

No que diz respeito apenas à adubação, adotou-se como fertilizantes os produtos

Concorde®, Improver® e Triunfo®, que foram aplicados com auxílio de bomba costal aos 30

dias após o plantio. Para a solução defensiva, o inseticida utilizado foi o Certero®, larvicida

amplamente empregado para o controle de Spodoptera frugiperda, que foi a única praga de

ocorrência na fase de mudas. A aplicação do inseticida ocorreu 20 dias após o plantio das

gemas.

O transplantio das mudas foi realizado no dia 12 de março de 2013. Nesta data, as

mudas se encontravam com altura média entre 0,30 e 0,40 m e número médio de três a cinco

folhas expandidas. Estes valores foram apenas referenciais, de modo que, em função da

variabilidade destes parâmetros para as diferentes variedades estudadas, optou-se pelo número

de dias após o plantio da gema (40 DAP) como indicativo do momento de transplantio.

Foram transplantadas duas mudas por parcela (vaso de 0,33 m3). Para posicionar as

mudas no centro da parcela e garantir que cada uma teria a mesma área de solo disponível

dentro da parcela (0,21 m2 planta-1), foi utilizado um molde para marcação das covas (Figura

15G). Após a marcação, as covas que receberiam as mudas foram abertas com o auxílio de

um trado do tipo holandês, com uma profundidade média de 0,15 m (Figura 15H). Assim, as

mudas ficaram igualmente distribuídas com uma distância de 0,20 e 0,26 m das laterais da

parcela e 0,52 m entre si (Figura 15I).

Previamente ao transplantio, o solo foi umedecido e teve sua umidade elevada para

uma condição próxima a umidade da capacidade de campo, de forma a assegurar um melhor

pegamento das mudas e também auxiliar na acomodação do solo revolvido para o

transplantio, retirando possíveis bolhas de ar contidas entre o solo e as raízes (Figura 15J).

3.7.2 Manejo fitossanitário e nutricional

Durante todo o ciclo da cultura as plantas foram constantemente monitoradas de modo

a assegurar a sua sanidade, garantindo que os efeitos dos tratamentos impostos não sofressem

influência de fatores não mensurados no experimento.

Para o controle de plantas daninhas, as medidas adotadas foram sempre preventivas,

de modo a não permitir que houvesse competição entre as plantas de cana e plantas invasoras,

74

que poderiam interferir, principalmente, no consumo hídrico da fase inicial de

desenvolvimento das touceiras.

Previamente ao transplantio foi realizada capina manual em todas as parcelas, e logo

após o estabelecimento das mudas, foi aplicado herbicida pré-emergente (DualGold® na dose

de 2 L ha-1), utilizando-se de uma bomba costal de 20 litros com protetor para pulverização

(Chapéu de Napoleão). Esta aplicação se repetiu aos 66 DAP, e incluiu o herbicida seletivo

Sencor 480®, na dose de 4 L ha-1.

Para o controle durante o restante do experimento, foram realizadas apenas capinas

manuais, em virtude da baixa infestação de plantas daninhas e da dificuldade de realizar

pulverizações de herbicidas com o crescimento da cultura, podendo a aplicação não ser

eficiente ou até mesmo promover fitotoxidez na cultura.

Quanto às pragas, houve incidência de lagartas (Spodoptera frugiperda), pulgões

(Melanaphys sacchari) (Figura 15K) e ácaros (Abacarus sacchari), que foram controlados

com Certero®, Actara® e Vertimec®, respectivamente. Quanto às doenças, estas não causaram

danos ao experimento, ocorrendo apenas doenças secundárias ainda na fase de mudas e

também a incidência de fumagina nas folhas (Figura 15L), decorrente da colonização de

fungos nas secreções produzidas pelos pulgões. Para o seu controle, adotou-se o fungicida

Ópera®, que possui amplo espectro de ação para as doenças que ocorreram na cultura.

Para o controle de pragas e doenças, optou-se por intervenções curativas, evitando

pulverizações desnecessárias que aumentariam o risco de contaminação/intoxicação dos

pesquisadores que constantemente se encontravam na área experimental. As aplicações de

defensivos ocorriam sempre que se constatava a presença de pragas e/ou doença na área

experimental e as pulverizações foram realizadas por meio de um sistema de microaspersão

instalado no teto da estufa. O volume de calda defensiva aplicado em cada pulverização foi de

cerca de 150 L.

No tocante às adubações, estas foram realizadas via fertirrigação e aplicação foliar,

não havendo diferenciação quanto à demanda nutricional inerente a cada variedade; todas

foram adubadas com base na mesma recomendação, tomando-se o devido cuidado para que

nenhuma das variedades fosse submetida a qualquer restrição de nutrientes.

O pacote tecnológico de adubação utilizado foi o recomendado pela Produquímica®,

utilizando-se produtos próprios para sistemas de fertirrigação, não prejudicando a vazão do

sistema pelo baixo risco de entupimento.

75

A B

C D

E F

G H

76

Figura 15 – Colmos com presença de folhas e bainhas para transporte (A); Colmos limpos e selecionados

(B); Guilhotina utilizada para corte dos minitoletes (C); Minitolete com uma gema (D);

Bandejas preenchidas com substrato (E); Detalhe da estrutura de telado suspensa (F); Molde

utilizado para marcação e abertura das covas (G); Abertura das covas com trado tipo holandês

(H); Distâncias entre plantas e as laterais do vaso (I); Vista geral das mudas transplantadas (J);

Detalhe de folha infestada por pulgões (K) e Desenvolvimento de fumagina em secreções

liberadas por pulgões (L)

Os produtos e doses utilizados durante os dois ciclos estão discriminados na Tabela

10, e as adubações (fertirrigação e aplicação foliar) foram realizadas com periodicidade

mensal.

I J

K L

77

Tabela 10 – Relação de fertilizantes utilizados durante os ciclos da cana-planta e cana-soca com suas respectivas

concentrações, dosagens e modalidades de aplicação

Produtos Modalidade de Aplicação

Doses1 Ciclo

Via solo Foliar Cana-Planta Cana-Soca

ProAcqua Inicial®i x 500 g x x

ProAcqua Crescimento®ii x 500 g x x

Improver®iii x x 20 mL x

Ácido Húmico x 300 mL x x

Ever®iv x 10 mL x x

Nitrato de Potássio x 500 g x

Nitrato de Magnésio x 500 g x

Octaborato de Sódio x x 20 g x

Concorde®v x 100 mL x x

Triunfo®vi x 70 mL x x

CanaMicros®vii x 130 mL x x

Kellus Copper®viii x 7 g x 1 Doses aplicadas em cada evento de adubação/fertirrigação; i) 12% (N), 40% (P2O5), 12% (K2O), 0,03% (B), 0,05%

(Cu), 0,1% (Mn), 0,02% (Mo), 0,1% (Zn); ii) 20% (N), 10% (P2O5), 12% (K2O), 0,03% (B), 0,05% (Cu), 0,1%

(Mn), 0,02% (Mo), 0,1%; iii) 2% (Mo); iv) 5% (N), 0,05% (Co), 8,5% (Zn); v) 9% (N), 2% (P2O5), 1% (K2O), 0,04%

(B), 0,1% (Cu), 0,1% (Mn), 0,1% (Mo), 0,1% (Zn); vi) 6% (N), 12% (P2O5); vii) 1,5% (B), 0,4% (Mo), 4,5% (Zn); viii)

14,5% (Cu)

As adubações foliares foram realizadas de forma análoga às aplicações de defensivos,

sendo inicialmente realizadas pulverizações com bomba costal e, à medida que as plantas

cresciam em altura, estas passaram a ser realizadas via sistema de microaspersão aérea.

Para as fertirrigações, os fertilizantes eram diluídos em aproximadamente 400 L de

água, sendo esta solução injetada no sistema já pressurizado. Após a injeção de toda a solução

fertilizante, era feita a injeção de água "pura" para limpeza do sistema e melhor distribuição

dos fertilizantes no solo.

A avaliação do status nutricional das plantas foi realizada via análises de solução do

solo, análises foliares (folha +1) e análises químicas do solo durante todo período

experimental, estas ferramentas de monitoramento permitiram a adequada nutrição das plantas

durante os dois ciclos de cultivo.

3.7.3 Manejo da irrigação

O manejo da irrigação foi realizado via solo, o qual buscou repor o volume de água

consumido por cada uma das variedades estudadas. Para tanto, utilizou-se dados de tensão da

água no solo, obtidos a partir de 72 tensiômetros instalados nas parcelas que receberam o

tratamento de irrigação com lâmina de reposição igual a 100% da DHp.

78

O intervalo máximo entre as leituras foi de 2 dias, sempre coletando os dados no

período da manhã, entre 7:00 e 8:00 h, quando a variação nos dados é menor em função da

temperatura do ambiente (CAMARGO, 2012).

Os dados de tensão coletados a partir dos tensiômetros foram inicialmente

transformados em potencial matricial da água no solo (ψm) (Equação 5), descontando-se a

pressão equivalente à altura da coluna d’água existente no tensiômetro para cada

profundidade medida. A pressão equivalente descontada foi de 3,0, 5,0 e 7,0 kPa para os

tensiômetros instalados nas camadas de 0,00-0,20 m, 0,20-0,40 m e 0,40-0,60 m,

respectivamente.

(5)

em que:

ψm - potencial matricial da água no solo (kPa);

Lt - leitura do tensiômetro ou tensão da água no solo (kPa);

hc - pressão equivalente à altura da coluna d’água no tensiômetro (kPa);

Após obter os dados do potencial matricial da água no solo (ψm) foi calculada a média

entre as leituras dos três blocos, obtendo-se dessa forma, um valor de tensão para cada

camada e para cada uma das variedades (24 valores de ψm). Com estes valores foi estimada a

umidade (θ), em m3 m-3, através do modelo proposto por van Genuchten (1980) (Equação 6),

que relaciona os valores de ψm com os respectivos valores de θ, utilizando os parâmetros

característicos deste solo apresentados na Tabela 9.

(6)

em que:

θ (ψm) - umidade volumétrica em função do potencial mátrico, em m3 m-3;

θr - umidade volumétrica residual do solo, em m3 m-3;

θs - umidade volumétrica do solo saturado, em m3 m-3;

m e n - parâmetros de regressão da equação, adimensionais;

α - parâmetro com dimensão igual ao inverso da tensão, em kPa-1; e

ψm - potencial mátrico, em kPa.

Assim, de posse dos dados de umidade estimados e a caracterização físico-hídrica do

solo de cada camada (Tabela 8), foram calculadas as lâminas de irrigação necessárias para

elevar a umidade do solo até a capacidade de campo (θcc) para cada variedade do tratamento

L100 (Equação 7).

Ψm = Lt - hc

θ (Ψm) = θr+(θs-θr)

1+(α ⋅ Ψm )n m

79

(7)

em que:

Lx - lâmina necessária para elevar a umidade da camada x até a capacidade de campo, em mm;

θcc - umidade volumétrica na capacidade de campo para a camada x, em m3 m-3;

θ - umidade volumétrica atual estimada para a camada x, em m3 m-3; e

Z - Espessura da camada x, em mm.

A somatória das lâminas necessárias de cada camada (Equação 8) resultou na lâmina

de irrigação a ser aplicada para cada variedade.

(8)

em que:

LI - lâmina de irrigação necessária para elevar a umidade do solo até a capacidade de campo, em mm;

L0,0-0,2 - lâmina necessária para elevar a umidade da camada 0,0 a 0,2 m até a capacidade de campo, em mm;

L0,2-0,4 - lâmina necessária para elevar a umidade da camada 0,2 a 0,4 m até a capacidade de campo, em mm; e

L0,4-0,6 - lâmina necessária para elevar a umidade da camada 0,4 a 0,6 m até a capacidade de campo, em mm.

Para facilitar o manejo da irrigação, foi utilizada uma planilha elaborada no Software

Microsoft Excel®, que tornou prática e rápida à determinação do tempo de irrigação para cada

tratamento de lâmina imposto. Para o cálculo do tempo de irrigação (Equação 9), adotou-se a

vazão do sistema e área de solo da parcela de 8 L h-1 e 0,43 m2, respectivamente.

(9)

em que:

TI - tempo de irrigação, em minutos;

LI - lâmina de irrigação necessária para elevar a umidade do solo até a capacidade de campo, em mm;

A - área de solo da parcela, em m2; e

Q - vazão da parcela, em L h-1.

Dessa forma, a lâmina de irrigação de cada variedade foi adotada como lâmina de

referência, bem como o tempo de irrigação necessário para que houvesse a reposição hídrica.

Para a irrigação dos demais tratamentos (L50, L75 e L75*), foi calculada a fração do tempo

de irrigação que deveria ser aplicada de acordo com o tratamento e fase do experimento,

como descrito anteriormente no tópico Delineamento experimental e tratamentos.

3.8 Variáveis mensuradas nos experimentos

Para o ciclo da cana-planta as variáveis mensuradas foram aquelas relacionadas à

qualidade e rendimento da cana-de-açúcar, com enfoque para a influência dos processos de

maturação impostos por meio de diferentes intensidades de déficit hídrico. Já para o ciclo da

Lx = (θcc − θ) ∙ Z

LI = L0,0−0,2 + L0,2−0,4 + L0,4−0,6

TI = LI ⋅ A

Q⋅ 60

80

cana-soca, além dos parâmetros tecnológicos e de rendimento da cana, avaliou-se também a

dinâmica da área foliar e o particionamento da matéria seca entre as várias partes que compõe

a planta.

As avaliações para a segunda fase do experimento ocorreram a cada 90 dias e

perfizeram um total de quatro mensurações, sendo cada uma delas realizadas em um quarto

das parcelas experimentais.

As variáveis avaliadas serão descritas a seguir.

3.8.1 Área foliar

3.8.1.1 Determinação da área foliar (AF)

A área foliar está diretamente relacionada com a produtividade, pois é a estrutura

responsável por interceptar a radiação incidente sobre a cultura, realizar fotossíntese e

translocar o assimilado que é utilizado pelas outras partes que compõe a planta.

Nesta pesquisa a área foliar foi determinada com o auxílio de um integrador óptico da

empresa LI-COR, modelo LI 3100 (Figura 16), que é um aparelho bastante preciso,

apresentando resolução de até 0,01 mm². O aparelho foi utilizado apenas no 2º ciclo do

experimento, por conta do prazo demandado entre a solicitação de compra e a entrega do

mesmo ter se estendido até o final do 1º ciclo.

Figura 16 – Medidor de área foliar de bancada LI-3100C

81

As medidas de área foliar foram realizadas ao final de cada corte do ciclo da cana-

soca, (um a cada 90 dias). As leituras foram tomadas em dois perfilhos representativos de

cada parcela e cada folha destes foi digitalizada pelo aparelho individualmente, em uma

ordem que partia da base da planta para o seu ápice (até a folha +1). Na sequência, os valores

foram armazenados em uma planilha eletrônica a partir de um laptop conectado ao integrador,

e foram registradas medidas de comprimento total da folha, largura máxima e média, além da

medida de área foliar.

Para determinação da área foliar total das parcelas, utilizou-se equações geradas a

partir da regressão entre área foliar e a massa seca das mesmas (Figura 17). A determinação

da matéria seca das folhas foi obtida a partir da secagem do material fresco em estufa com

circulação forçada de ar a 65ºC, por um período de 72 horas (Figura 18A).

De posse da equação que relacionava a área foliar das plantas amostradas com suas

respectivas massas secas, procedeu-se com a estimativa da área foliar total da parcela, obtida

a partir da massa seca total das folhas que integrava as touceiras da parcela. Esta abordagem

metodológica tornou mais prática a determinação desta variável, uma vez que foi dispensado

o uso do integrador óptico em todas as plantas das parcelas avaliadas, adotando-se apenas,

uma balança digital com precisão de 0,01 grama (Figura 18B).

MASSA DA MATÉRIA SECA (g)

ÁR

EA

FO

LIA

R (

m²)

ŷ = a + bx

Figura 17 – Regressão entre área foliar e matéria seca das folhas para determinação do modelo matemático

utilizado para estimativa da área foliar total das parcelas experimentais

82

Figura 18 – Estufa de secagem com circulação forçada de ar (A) balança digital de precisão (B)

3.8.1.2 Área foliar específica (AFE)

A área foliar específica expressa a razão entre área foliar e massa seca da folha, e é

considerado um importante fator do ponto de vista fisiológico por descrever a alocação da

biomassa da folha por unidade de área, refletindo a relação entre produção de biomassa e

acúmulo de nutrientes (POORTER; GARNIER, 1999).

A determinação deste parâmetro foi estabelecida a partir do coeficiente angular das

equações lineares obtidas pela relação entre área foliar e matéria seca das folhas. O

coeficiente angular das equações lineares quando “forçado” a passar pela origem, tornam-se

estimativas satisfatórias da área foliar específica, pois a área foliar é nula quando não existe

uma massa expressa na variável x.

3.8.1.3 Fator de forma (FF)

Como análise complementar a determinação da área foliar a partir do integrador

óptico, foi determinado o fator de forma das variedades avaliadas na pesquisa. Este fator é

rotineiramente utilizado para estimativa da área foliar de diversas culturas, inclusive para a

cana-de-açúcar; e é a razão da área foliar medida, pela área obtida a partir do produto entre o

comprimento (C) e largura (L) máxima de folhas totalmente expandidas.

De maneira análoga à determinação da área foliar específica, adotou-se também para o

fator de forma, o coeficiente angular da equação linear que relaciona a área foliar real pelo

produto entre o comprimento e largura máxima das folhas. Conforme observado na Figura 19.

A B

83

3.8.1.4 Índice de área foliar (IAF)

O índice de área foliar corresponde à área da superfície total das folhas da planta por

unidade de superfície de solo. Para determinação desta variável, adotou-se a relação entre a

área foliar estimada a partir da metodologia apresentada no tópico 3.8.1.1 (Determinação da

Área Foliar) e a área de projeção da copa das touceiras que ocupavam a parcela, a qual era de

0,62 m2. O IAF foi determinado a partir da Equação 10.

IAF = AF

AS (10)

Em que:

IAF - Índice de Área Foliar;

AF - Área foliar, m2; e

AS - Área de projeção da copa das touceiras, m2.

3.8.2 Particionamento da Biomassa

O particionamento da biomassa das plantas de cana-de-açúcar foi realizado em cada

uma das quatro etapas de corte previstas para o ciclo da cana-soca (colheitas a cada 90 dias),

de modo a acompanhar a dinâmica do particionamento ao longo do ciclo da cultura. Para

COMPRIMENTO (cm) X LARGURA (cm)

ÁR

EA

FO

LIA

R (

cm

2)

ŷ = a + bx

Figura 19 – Regressão entre área foliar e o produto entre comprimento e largura máxima das folhas para

determinação do modelo matemático utilizado para determinação do fator de forma

84

tanto, adotou-se quatro componentes estruturais dos perfilhos, como sendo as frações

responsáveis pela alocação de todo fotoassimilado armazenado na parte aérea das plantas.

Os componentes estruturais dos perfilhos compreenderam as folhas, as bainhas, o

colmo e o desponte (Figura 20). Este último refere-se à seção do colmo acima de um ponto de

quebra, onde se inicia a parte ainda em maturação, ou seja, onde há internódios em formação.

O ponto de quebra é facilmente identificado pela facilidade de rompimento. Além do

seguimento do colmo imaturo, formam ainda o desponte, folhas e bainhas em expansão.

Quanto ao fracionamento da planta, este ocorria imediatamente após a colheita, e

consistia em separar os componentes principais de todas as plantas que compunha a parcela, e

acondicioná-los em embalagens de papel. Posteriormente, todas as embalagens tinham sua

massa fresca mensurada, e seguiam para secagem em estufa com circulação forçada de ar, a

temperatura de 65ºC, até atingir peso constante; para finalmente, terem sua massa seca

determinada.

Adicionalmente, realizou-se também a determinação da biomassa dos perfilhos mortos

e improdutivos, que representam parcela significativa na biomassa total da parte aérea. Como

perfilhos improdutivos, consideraram-se aqueles que não apresentavam colmo desenvolvido.

A quantificação desta fração da touceira, se deu de modo análogo aos demais componentes

estruturais dos perfilhos.

Os valores correspondentes a biomassa de cada componente estrutural das plantas

possibilitou a determinação da biomassa seca total da parte aérea dos perfilhos. Inicialmente,

os valores dos diferentes componentes foram expressos em porcentagem e depois em kg m-2 e

COLMO BAINHAS

FOLHAS

DESPONTE

Figura 20 – Fracionamento da biomassa aérea das plantas de cana, em quatro diferentes componentes

estruturais (folhas, bainhas, colmo e desponte)

85

t ha-1. Para as duas últimas formas de representação, as informações foram obtidas a partir da

extrapolação dos dados de biomassa seca obtidos na área de influência das parcelas

experimentais. Para tal fim, considerou-se a média entre a área de solo da parcela (0,43 m2

parcela-1) e também a área total disponível para o dossel, considerando os corredores (0,81 m2

parcela-1). Dessa forma, minimizou-se o risco de super e subestimativas para a primeira e

segunda área, respectivamente. Assim, o valor de biomassa considerado/ajustado é o resultado

da média entre os dois valores calculados anteriormente, representando o valor de biomassa

média para a área útil ocupada pelo dossel das plantas da parcela (aproximadamente 0,62 m2

parcela-1). Esta metodologia foi adotada em função da dificuldade e incerteza nas

extrapolações de cultivos em ambiente protegido para os padrões geralmente adotados no

campo (efeito "bouquet"), ressaltando que o objetivo é a comparação dos tratamentos sob a

mesma condição de cultivo, porém, mantendo os valores/parâmetros medidos dentro de uma

ordem de grandeza aceitável.

3.8.3 Parâmetros tecnológicos do colmo

As colheitas que precederam as análises dos parâmetros tecnológicos dos colmos,

tanto da cana-planta como da cana-soca, foram realizadas aos 381 DAP e 375 DAC,

respectivamente. O período de realização das colheitas envolveu 12 dias para o primeiro ciclo

e três dias em média para o segundo, tendo em vista que o experimento da cana-soca foi

fracionado em quatro eventos.

Com o intuito de minimizar os erros experimentais do longo período de colheita

(particularmente para o ciclo da cana-planta), o experimento foi colhido bloco a bloco (Figura

21), colhendo-se 32 parcelas (64 touceiras) por dia. Também se observou durante a condução

do experimento que, mesmo com todos os cuidados de seleção das mudas, as duas touceiras

formadas em algumas parcelas apresentavam comportamentos diferenciados de crescimento.

86

Figura 21 – Croqui dos sub-blocos de colheita na área experimental

33 32 31 30 29 28 27 26 25 24 23 22 21 20 19 18 17 16 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1

66 65 64 63 62 61 60 59 58 57 56 55 54 53 52 51 50 49 48 47 46 45 44 43 42 41 40 39 38 37 36 35 34

99 98 97 96 95 94 93 92 91 90 89 88 87 86 85 84 83 82 81 80 79 78 77 76 75 74 73 72 71 70 69 68 67

132 131 130 129 128 127 126 125 124 123 122 121 120 119 118 117 116 115 114 113 112 111 110 109 108 107 106 105 104 103 102 101 100

165 164 163 162 161 160 159 158 157 156 155 154 153 152 151 150 149 148 147 146 145 144 143 142 141 140 139 138 137 136 135 134 133

198 197 196 195 194 193 192 191 190 189 188 187 186 185 184 183 182 181 180 179 178 177 176 175 174 173 172 171 170 169 168 167 166

231 230 229 228 227 226 225 224 223 222 221 220 219 218 217 216 215 214 213 212 211 210 209 208 207 206 205 204 203 202 201 200 199

264 263 262 261 260 259 258 257 256 255 254 253 252 251 250 249 248 247 246 245 244 243 242 241 240 239 238 237 236 235 234 233 232

297 296 295 294 293 292 291 290 289 288 287 286 285 284 283 282 281 280 279 278 277 276 275 274 273 272 271 270 269 268 267 266 265

330 329 328 327 326 325 324 323 322 321 320 319 318 317 316 315 314 313 312 311 310 309 308 307 306 305 304 303 302 301 300 299 298

363 362 361 360 359 358 357 356 355 354 353 352 351 350 349 348 347 346 345 344 343 342 341 340 339 338 337 336 335 334 333 332 331

396 395 394 393 392 391 390 389 388 387 386 385 384 383 382 381 380 379 378 377 376 375 374 373 372 371 370 369 368 367 366 365 364

BLO

CO

1B

LOC

O 2

BLO

CO

3

PO

RTA

SUB-BLOCO DE COLHEITA

87

Dessa forma, optou-se por coletar e analisar a biomassa de cada touceira

individualmente, resultando num benefício direto para as análises estatísticas, com

informações sobre a variabilidade entre as touceiras da mesma parcela e identificação de

outliers.

O procedimento de colheita iniciou-se com a contagem dos perfilhos produtivos e

perfilhos improdutivos da touceira (Figura 22A). Posteriormente a esta etapa, os perfilhos

produtivos foram cortados e levados até uma bancada (Figura 22B) para retirada e separação

dos componentes estruturais que compunham as plantas. Os colmos "limpos" foram pesados,

amarrados em feixes e identificados (Figura 22C) seguindo posteriormente para análise

tecnológica.

Para determinação das análises tecnológicas, utilizou-se a metodologia preconizada

pelo CONSECANA (2006). Dessa forma, os colmos de cada parcela (duas touceiras) foram

desintegrados e homogeneizados (Figuras 22D e 22E), obtendo-se a partir daí uma amostra

representativa de cada parcela. Dessa amostra homogeneizada, pesou-se uma porção de 0,5 kg

em balança analítica digital (Figura 22F), a qual foi submetida a uma pressão de 250 kgf cm-2,

durante um minuto, utilizando-se prensa hidráulica (Figura 22G).

Após a prensagem, foram obtidos dois produtos, o caldo (CA), que foi armazenado em

Becker de 500 ml, e o bagaço úmido ou bolo úmido (BU), que foi armazenado em recipientes

descartáveis de alumínio (Figura 22H). A partir do caldo extraído, procedeu-se com a

determinação do brix, POL e Açúcares Redutores, através das metodologias descritas a seguir.

3.8.3.1 Análises do caldo extraído

3.8.3.1.1 Brix do Caldo

Com uma amostra do volume de caldo extraído, realizaram-se as medidas de Brix do

caldo em ºBrix, que representa o teor de sólidos solúveis por cento, em peso de caldo. Para

esta análise, utilizou-se um refratômetro digital de bancada (Rudolph J47®) com correção

automática de temperatura (20 ºC) (Figura 22I).

3.8.3.1.2 Pol do Caldo

Para calcular a POL do caldo, inicialmente parte da amostra de caldo extraída foi

levada para o processo de clarificação (Figura 22J). Para isso, utilizou-se aproximadamente

88

6,0 g da mistura clarificante à base de alumínio em 200 ml de caldo. Após agitação da mistura

e filtragem, obteve-se o caldo clarificado (Figura 22K), no qual foram realizadas as leituras

sacarimétricas - LPb (ºZ), utilizando-se um sacarímetro digital (Figura 22L). Com os dados

das leituras sacarimétricas, foi calculada a POL pela Equação 11.

POLcaldo = (1,00621 ∙ LAI + 0,05117) ∙ (0,2605 - 0,0009882 ∙ Brix)

(11)

em que:

POLcaldo - teor de sacarose aparente, por cento, em peso de caldo;

LAl - leitura sacarimétrica obtida com a mistura clarificante à base de alumínio, em ºZ; e

Brix - brix do caldo, em ºBrix.

3.8.3.1.3 Pureza Aparente do Caldo

Com os valores de POL e Brix dos itens anteriores, foi realizado o cálculo da pureza

aparente do caldo pela Equação 12.

Pureza = POLcaldo

BRIX ∙ 100 (12)

em que:

Pureza - pureza aparente do caldo, em %;

POLcaldo - teor de sacarose aparente, por cento em peso de caldo; e


89

A B

C D

E F

G H

90

3.8.3.2 Fibra da cana-de-açúcar

Para determinação da fibra da cana-de-açúcar optou-se pelo método de Tanimoto

(Equação 13). Para isso, obteve-se o peso do bagaço ou bolo úmido (PBU) imediatamente

após a prensagem do material e também o peso do bagaço ou bolo seco (PBS) após o material

ser seco em estufa com circulação forçada de ar.

Fibra = (100 ∙ PBS) - (PBU ∙ Brix)

5 ∙ (100 - Brix) (13)

em que:

Fibra - fibra da cana-de-açúcar, em %;

PBS - peso do bolo seco, em g;

PBU - peso do bolo úmido, em g; e


Figura 22 – Colheita e análise tecnológica. Contagem dos perfilhos mortos/improdutivos (A); Limpeza dos

colmos (B); Colmos amarrados, pesados e identificados (C); Colmos desintegrados em uma

desfibradora da Engehidro, modelo DCE 2600® (D); Homogeneização em uma misturadora da

Engehidro, modelo HCE-250® (E); Pesagem de amostra homogeneizada (F): Prensagem da

amostra para extração do caldo (G); Caldo e bolo úmido (H); Determinação do brix com

refratômetro digital de bancada da Rudolph, modelo J47®, (I); Processo de clarificação (J)

Filtragem da mistura para obtenção do caldo clarificado (K) e Leituras sacarimétricas a partir de

um polarímetro da Rudolph, modelo Autopol I (L)

C

I J

K L

91

3.8.3.3 Açúcares Redutores da Cana

Para determinação dos açúcares redutores da cana (Equação 15), foram inicialmente

calculados os açúcares redutores do caldo, pela Equação 14.

ARcaldo = 3,641 - (0,0343 ∙ Pureza)

(14)

ARcana = ARcaldo ∙ (1 - 0,01 ∙ Fibra) ∙ (1,0113 - 0,00575 ∙ Fibra) (15)

Em que:

ARcaldo - açúcares redutores do caldo, em %;

ARcana - açúcares redutores da cana, em %;

Pureza - pureza aparente do caldo, em %; e

Fibra - fibra da cana-de-açúcar, em %.

3.8.3.4 Açúcar Total Recuperável

Para determinação do açúcar total recuperável (Equação 17), definido como medida

para remuneração ao produtor de cana-de-açúcar, considerando-se as perdas industriais, foi

inicialmente calculada a POL da cana-de-açúcar, pela Equação 16.

POLcana = POLcaldo ∙ (1 - 0,01 ∙ Fibra) ∙ (1,0313 - 0,00575 ∙ Fibra) (16)

ATR = (10 ∙ POLcana ∙ 1,05263 ∙ 0,905) + (10 ∙ ARcana ∙ 0,905) (17)

Em que:

POLcana - teor de sacarose aparente, por cento em peso de cana;

POLcaldo - teor de sacarose aparente, por cento em peso de caldo;

Fibra - fibra da cana-de-açúcar, em %;

ATR - açúcar total recuperável, em kg t-1;

1,05263 - coeficiente estequiométrico de conversão da sacarose em açúcares redutores;

0,905 - coeficiente de recuperação, para uma perda industrial de 9,5%; e

ARcana - açúcares redutores da cana, em %.

3.8.4 Umidade do Colmo

Para determinação da umidade do colmo, foi utilizada a Equação 18, que desconta da

massa total do colmo a porcentagem de fibra e também de sólidos solúveis, chegando ao

resultado da porcentagem de água presente no colmo.

92

Umidade = 100 - Fibra - [Brix ∙ (1 - Fibra

100)] (18)

Em que:

Umidade - teor de umidade do colmo, em %;

Fibra - fibra da cana-de-açúcar, em %; e


3.8.5 Produtividade de Colmos por Hectare

Imediatamente após o corte e a limpeza, os colmos foram pesados em balança digital

semianalítica, obtendo-se a biomassa fresca de colmos (BFC) de cada touceira. Para

determinação dos valores de produtividade de colmos por hectare - TCH (t ha-1) foi utilizada a

extrapolação para a área média ocupada pelo dossel das plantas da parcela, conforme

metodologia detalhada no item (Particionamento da Biomassa). A determinação desta variável

foi estabelecida a partir da Equação 19.

TCH = (BFC0,43

∙ 10) + (BFC0,81

∙ 10)

2

(19)

Em que:

TCH - produtividade de colmos por hectare, em t ha-1;

BFC - biomassa fresca de colmos, em kg;

0,43 e 0,81 - área de solo da parcela e área disponível para o dossel das plantas, em m2; e

10 - Fator para conversão de kg m-2 para t ha-1.

3.8.6 Rendimento Bruto de Açúcar

O cálculo do rendimento bruto de açúcar por área foi extrapolado com a Equação 20,

levando-se em consideração os cálculos anteriores de TCH e de ATR.

RBA = TCH ∙ ATR

1000 (20)

Em que:

RBA - rendimento bruto de açúcar, em t ha-1;

TCH - produtividade de colmos por hectare, em t ha-1; e

ATR - açúcar total recuperável, em kg t-1.

93

3.8.7 Produtividade da Água para Açúcar (PAA)

Para calcular a produtividade da água, foi necessário calcular a quantidade total de

açúcar produzida em cada parcela (Equação 21) e estimar o volume total de água aplicado em

cada parcela, somando-se todas as irrigações realizadas ao longo do experimento. De posse

destes dados, a PAA foi calculada pela Equação 22.

ATparcela = BFC

1000 ∙ ATR

(21)

PAA = ATparcela

VTirrigação

(22)

Em que:

ATparcela - total de açúcar produzido na parcela, em kg;

BFC - biomassa fresca de colmos, em kg;

ATR - açúcar total recuperável, em kg t-1;

PAA - produtividade da água para açúcar; em kg m-3; e

VTirrigação - volume total de água aplicado na parcela, em m-3.

3.8.8 Produtividade da Água para Etanol de 1ª Geração

Para determinação da produtividade da água para etanol de 1ª geração, adotou-se como

produto de conversão o álcool anidro, o qual foi estimado a partir do Açúcar Total

Recuperável. De acordo com CONSECANA (2006), cada quilo de ATR produz 0,5665 L de

etanol anidro. Dessa forma, adotou-se procedimento de cálculo semelhante aquele empregado

para a determinação da PAA, acrescentando-se apenas o uso do fator 0,5665, necessário para

converter ATR em álcool anidro, conforme apresentado na Equação 23.

PAE1G = ATparcela ∙ 0,5665

VTirrigação

(23)

Em que:

PAE1G - produtividade da água para etanol de 1ª geração, em L m-3; e

0,5665 - constante para conversão de 1kg de ATR em 0,5665 litro de etanol anidro.

94

3.8.9 Biomassa seca da parte aérea das plantas

A biomassa seca total da parte aérea das plantas foi obtida somando-se a matéria seca

de todas as partes amostradas da planta durante as colheitas. Sendo assim, após a secagem do

material em estufa de circulação forçada de ar, somou-se a matéria seca dos perfilhos

improdutivos, limbos foliar, bainhas, despontes, e colmos de cada parcela. Ressalta-se que,

para obtenção da matéria seca dos colmos, o valor foi estimado adotando-se os valores de

umidade calculados no item 3.8.4. Assim, a matéria seca dos colmos representa a somatória

de fibras e sólidos solúveis, descontando-se apenas a água. As demais partes tiveram todo seu

material seco determinado em estufa, sendo o peso medido em balança analítica digital.

3.8.10 Produtividade da Água para Biomassa

Para calcular a produtividade da água para biomassa, foi necessário converter os dados

de BIOM de gramas para quilogramas, simplesmente dividindo os valores originais por 1000.

De posse dos dados de BIOM convertidos, a PAB foi calculada pela Equação 24.

PAB = BIOM

VTirrigação

(24)

Em que:

PAB - produtividade da água para biomassa; em kg m-3;

BIOM - biomassa seca da parte aérea das plantas; em kg; e

VTirrigação - volume total de água aplicado na parcela, em m-3.

3.8.11 Produtividade da Água para Etanol de 2ª Geração na Cana-de-Açúcar

Para determinação da produtividade da água (eficiência no uso da água) para etanol de

2ª geração, procedeu-se com o cálculo da conversão da biomassa seca da parte aérea em

etanol, a partir dos teores de celulose e hemicelulose determinados em amostras de plantas

analisadas.

Segundo Binod (2010), a celulose usualmente contém somente glicanos, enquanto a

hemicelulose é formada por vários polímeros como manano, xilano, glicano, galactano e

arabinano. Com isso, o produto da hidrólise da celulose será basicamente a glicose, ao passo

que a hidrólise da hemicelulose produzirá vários tipos de pentoses e hexoses, sendo o xilano o

polímero predominante (GÍRIO, 2010).

95

A conversão de celulose e hemicelulose pode ser expressa pela reação de glicano (para

hexoses) e xilano (para pentoses) com água (CHOVAU, 2013) conforme apresentado nas

Equações 25 e 26.

(C6H10O5)n + nH2O → nC6H12O6 (25)

(C5H8O4)n + nH2O → nC5H10O5 (26)

As conversões de celulose em glicose e hemicelulose em xilose foram calculadas

assumindo que o rendimento máximo teórico de glicose é de 1,11 vezes maior do que o peso

da celulose e o da xilose igual a 1,14 vezes maior que o peso da hemicelulose (1,11 g de

glicose por grama de celulose e 1,14 g de xilose por grama de hemicelulose), devido à adição

de água durante a hidrólise (CHOVAU, 2013; PECIULYTE, 2015). Após a estimativa da

quantidade de açúcares fermentescíveis, o passo seguinte foi o da conversão destes em etanol.

Para tanto, considerou-se o rendimento máximo teórico de 0,511 g de etanol e 0,489 g de CO2

para cada grama de açúcar, conforme reação apresentada nas Equações 27 e 28.

(C6H12O6) → 2C2H5OH+2CO2 (27)

(3C6H10O5) → 5C2H5OH+5CO2 (28)

Dessa forma, após realizada todas as conversões, chegou-se ao rendimento teórico

máximo global de etanol (massa específica do etanol a 20ºC igual a 0,789 g cm-3) de 0,719 e

0,736 L por kg de glicose e xilose, respectivamente.

A Figura 23 apresenta o esquema dos rendimentos obtidos em cada processo de

conversão, partindo da biomassa seca da parte aérea da cana-de-açúcar, até o rendimento

potencial de etanol celulósico.

Figura 23 – Esquema do rendimento máximo teórico da produção de etanol celulósico. Rendimento obtido a

partir de valores médios de celulose em cultivares de cana-de-açúcar (A) e Rendimento obtido a

partir de valores médios de hemicelulose em cultivares de cana-de-açúcar (B). Adaptado de

SANTOS et al. (2012)

96

Para determinação do indicador de produtividade da água na cultura da cana-de-açúcar

para o etanol de 2ª geração, fez-se necessário a criação de dois parâmetros interdependentes,

sendo eles a PAE2GCELULOSE e a PAE2GHEMICELULOSE. O primeiro envolve apenas o etanol

proveniente da fermentação da celulose e o segundo é o produto da fermentação da

hemicelulose. Esta distinção é importante porque a tecnologia atualmente disponível

apresenta baixa produtividade para etanol a partir das pentoses, tendo se mostrado uma

barreira tecnológica difícil de superar (RUNQUIST, 2010; GÍRIO, 2010).

O cálculo da produtividade da água para etanol de 2ª geração foi realizado a partir das

equações 31 e 32, para as frações de celulose e hemicelulose, respectivamente. No entanto,

anteriormente, foi necessária a conversão da biomassa em etanol celulósico a partir das

equações 29 e 30, todas apresentada abaixo:

E2Gcelulose = (BIOM ∙ fcelulose) ∙ 1,11 ∙ 0,511

0,789 Equação 29

E2Ghemicelulose = (BIOM ∙ fhemicelulose) ∙ 1,14 ∙ 0,511

0,789 Equação 30

PAE2GCELULOSE = E2Gcelulose

VTirrigação

Equação 31

PAE2GHEMICELULOSE = E2Ghemicelulose

VTirrigação

Equação 32

Em que:

E2Gcelulose - Rendimento de etanol de 2ª geração a partir dos açúcares da celulose;

E2Ghemicelulose - Rendimento de etanol de 2ª geração a partir dos açúcares da hemicelulose;

fcelulose - Fração de celulose presente na biomassa seca;

fhemicelulose - Fração de hemicelulose presente na biomassa seca;

1,11 - Fator de rendimento teórico para a conversão enzimática da celulse em glicose;

1,14 - Fator de rendimento teórico para a conversão enzimática da hemicelulse em xilose;

0,511 - Fator de rendimento teórico para o processo de fermentação alcoólica;

0,789 - massa específica do etanol a 20 ºC, em g cm-3;

PAE2Gcelulose - produtividade da água para etanol de 2ª geração, em L m-3; e

PAE2Ghemicelulose - produtividade da água para etanol de 2ª geração potencial, em L m-3.

Para a determinação do rendimento de etanol a partir da biomassa a nível de parcela,

foram ainda consideradas perdas de 1% para a degradação da palha no campo antes da coleta

da mesma e 3% referentes a perdas no processo de colheita dos colmos (NEVES et al., 2004).

Foi ainda desconsiderada, para efeito de conversão em etanol celulósico, uma fração da palha

correspondente a 5 t ha-1 deixadas no campo, que seria a fração correspondente a manutenção

da biota do solo, liberação de matéria orgânica, retenção hídrica, controle de ervas daninhas,

dentre outros (FRANCO et al., 2011).

97

3.9 Determinação dos componentes lignocelulósico

A determinação dos componentes lignocelulósicos (holocelulose e lignina) foi

realizada na variedade V4, tendo a escolha sido feita a partir do critério de material mais

produtivo durante o ciclo da cana-planta, no que diz respeito ao rendimento de colmos. Para

esta variedade, realizou-se a quantificação da celulose, hemicelulose e lignina dos

componentes estruturais formadores da planta, sendo eles: folhas, bainhas, desponte e colmo,

tendo este último sido analisado ao nível de bagaço.

As análises foram realizadas em amostras de plantas conduzidas sob o regime hídrico

das lâminas de 100 e 50% da DHp, coletadas ao final do primeiro ciclo de cultivo (cana-

planta). Para caracterização química dos componentes lignocelulósicos, amostras das frações

da planta previamente desidratadas foram encaminhadas para o Laboratório de Açúcar e

Álcool da ESALQ, onde as análises foram realizadas.

Os procedimentos para condução das análises envolveram moagem das frações da

planta até partículas menores que 1,0 mm, que foram posteriormente passadas por peneira de

25 mesh. Para extração dos componentes extrativos (terpenóides, terpenos, gorduras, ceras e

outros compostos responsáveis por cor, cheiro, propriedades abrasivas e outras), utilizou-se

etanol a 95% como solvente polar em equipamento Soxhlet, em uma porção de cinco gramas

de material moído, que foram acondicionados em envelopes de papel filtro (FERRAZ et al.,

2000).

Após a retirada dos componentes extrativos, procedeu-se a etapa de hidrólise ácida em

0,3 gramas da biomassa resultante do estágio anterior. Esta sub-amostra foi acondicionada em

tubo de ensaio, e em seguida adicionou-se 3 mL de H2SO4 (72% v/v) e 79 mL de água.

Posteriormente, a mistura foi colocada em banho-maria por uma hora, a 30 ºC com agitação

de 75 rpm. Após esta etapa, a sub-amostra foi conduzida para autoclave e foi submetida a uma

pressão de 1 atm e temperatura de 121ºC, pelo intervalo de uma hora (FERRAZ et al., 2000).

De posse do material hidrolisado, procedeu-se com a determinação da lignina, celulose

e hemicelulose, a partir de técnicas de gravimetria, espectrofotometria e cromatrografia

líquida de alta performance, respectivamente.

Na Figura 24 estão representadas as frações de celulose, hemicelulose e lignina

determinadas em frações das componentes folhas, bainhas, desponte e colmo (bagaço), para

as duas condições de disponibilidade hídrica avaliadas.

98

3.10 Índice de Colheita

O índice de colheita (IC) é um quociente frequentemente utilizado para medir a

eficiência de conversão de produtos sintetizados em material de importância econômica

(MARAFON, 2012). Foi calculado o índice com base na biomassa da parte aérea, sendo a

razão entre a massa total de açúcar produzido na parcela (fração economicamente rentável) e

a biomassa seca da parte aérea (Equação 33).

ICAÇÚCAR = ATparcela

BIOM (33)

Em que:

ATparcela - total de açúcar produzido na parcela, em kg; e

BIOM - biomassa seca da parte aérea das plantas; em kg.

COLMO

FOLHAS BAINHAS

DESPONTE

Celulose – 37%

Hemicelulose – 23%

Lignina – 22%

Celulose – 43%


Lignina – 22%

Celulose – 38%


Lignina – 23%

Celulose – 40%


Lignina – 21%

Figura 24 – Frações de celulose, hemicelulose e lignina em componentes da planta de cana-de-açúcar (valores

médios da variedade V4)

99

3.11 Índice de Maturação

O índice de maturação foi medido no colmo do perfilho principal. Imediatamente após

a colheita, todos os colmos foram identificados e encaminhados para o laboratório e

individualmente tiveram seu caldo extraído em duas porções do colmo (Figura 25): base e

ápice. Como o tamanho dos colmos e o número de entrenós apresentaram-se variáveis, optou-

se por extrair o caldo do segundo entrenó acima do corte do colmo (representando a base), e

do penúltimo entrenó anterior ao ponto de desponte do colmo (representando o ápice).

Figura 25 – Extração do caldo para determinação do Índice de Maturação (IM)

O caldo extraído foi analisado no refratômetro digital de bancada (Rudolph J47®) e

com o valor de Brix medido, foi calculado o índice de maturação pela Equação 34.

IM = Brixápice

Brixbase

(34)

Em que:

IM - índice de maturação;

Brixbase - brix representativo da base do colmo, em ºBrix; e

Brixápice - brix representativo da ponta do colmo, em ºBrix.

As médias do IM foram interpretadas de acordo com os estádios de maturação da

cana-de-açúcar. Estes estádios são definidos a partir dos valores limites do IM apresentados

na Tabela 11 (DEUBER, 1988).

100

Tabela 11 – Índice de maturação da cana-de-açúcar baseado na relação dos valores de Brix do ápice e da base

do colmo (DEUBER, 1988)

Índice de Maturação Estádio de maturação

< 0,60 Cana-de-açúcar verde

0,60 – 0,85 Em maturação

0,85 – 1,00 Madura

> 1,00 Em declínio de maturação

3.12 Estimativa da evapotranspiração de referência (ETo) e do coeficiente de cultura

(Kc)

Para estimativa da evapotranspiração de referência (ETo) utilizou-se a equação de

Priestley-Taylor (Equação 35), a qual necessita de dados de saldo de radiação para o seu

cálculo. No entanto, como o saldo radiômetro só foi instalado no final do ciclo da cana-planta,

foi necessário o estabelecimento de relações entre o saldo de radiação e a radiação global

ocorrida durante o ciclo da cana soca, para que fosse possível a determinação da ETo para

todo período experimental a partir desta equação. O modelo de regressão obtido é apresentado

na Figura 26.

ETo = 1,26 W (Rn-G)

2,45 (35)

Em que:

ETo - evapotranspiração de referência, em mm dia-1;

Rn - saldo de radiação na superfície, em MJ m-2 dia-1;

G - fluxo de calor no solo, em MJ m-2 dia-1;

2,45 - constante que converte a estimativa para mm; e

W - fator de ponderação dependente da temperatura e do coeficiente psicrométrico.

Para o cálculo de W são utilizadas as Equações 36 e 37 apresentadas abaixo:

W = 0,407 + 0,0145 T (0 °C<T<16°C) (36)

W = 0,483 + 0,01 T (16,1 °C<T<32°C) (37)

É importante mencionar que o método normalmente adotado para a estimativa da ETo

é o de Penman-Monteith (ALLEN et al., 1998), que inclusive é considerado como padrão pela

FAO. Contudo, como no interior da estufa não foi medida a velocidade do vento, que é uma

das variáveis que compõe o método, fez-se necessário à adoção de outra metodologia.

101

Figura 26 – Regressão entre radiação solar global e saldo de radiação no interior da estufa. Dados do 2º ciclo de

cultivo (cana-soca)

Após realizada as estimativas de ETo para o interior da estufa, procedeu-se com a

comparação destes dados com os de ETo obtidos externamente; para isso, utilizou-se os dados

obtidos no Posto Meteorológico da Esalq, com os quais foram determinadas as estimativas de

ETo diárias com a equação de Penman-Monteith.

Na comparação das estimativas de ETo obtidas no interior e exterior da estufa (Figura

27), observou-se que a demanda evapotranspirométrica interna representou 78% da demanda

externa, o que corrobora com as observações realizadas por Farias et al. (1994) e com a fração

da ETo externa assumida por Barbosa (2015), neste mesmo experimento, em estudos com o

ciclo da cana-planta.

Figura 27 – Regressão entre as estimativas de ETo a partir da equação de Penman-Monteith FAO-56 (dados

externos – Posto Meteorológico) e Priestley-Taylor (dados do interior da estufa).

ŷ = 0,75x - 1,65

R² = 0,91

0

5

10

15

20

0 5 10 15 20 25 30

Sal

do

de

Rad

iaçã

o (

MJ

m-2

dia

-1)

Radiação Global (MJ m-2 dia-1)

ŷ = 0,7844x

R² = 0,92

0

1

2

3

4

5

6

7

8

0 1 2 3 4 5 6 7 8

Pri

estl

ey-T

aylo

r (m

m d

ia-1

)

Penman-Monteith FAO-56

102

Para a estimativa do coeficiente de cultura (Kc) foi inicialmente determinada a lâmina

total de irrigação aplicada para cada parcela ao longo de todo o experimento, para isto

utilizou-se a Equação 38.

LT = VTirrigação

ATestufaNparcela

⁄ ∙ 1000

(38)

Em que:

LT - lâmina total de irrigação aplicada na parcela, em mm;

VTirrigação - volume total de água aplicado na parcela, em m3;

ATestufa - área total da estufa, 400,0 m2; e

Nparcela - número total de parcelas, 396 parcelas.

Com o valor de lâmina total de irrigação aplicada foi calculada a lâmina real de

irrigação disponibilizada em cada parcela, para isto, adotou-se a eficiência de aplicação do

sistema de 90,0 % (Equação 39).

LR = LT ∙ Ea (39)

Em que:

LR - lâmina real de irrigação disponibilizada na parcela, em mm;

LT - lâmina total de irrigação aplicada na parcela, em mm; e

Ea - eficiência de aplicação do sistema, em decimal.

Após o cálculo da lâmina real de irrigação disponibilizada em cada parcela, os

coeficientes de cultura foram calculados individualmente para cada parcela com a Equação

40.

Kc = LR

EToAc

(40)

Em que:

Kc - coeficiente de cultura, adimensional;

LR - lâmina real de irrigação disponibilizada na parcela, em mm; e

EToAc - evapotranspiração de referência acumulada, em mm.

3.13 Análise dos resultados

As variáveis mensuradas apenas no segundo ciclo de cultivo (cana-soca), tais como as

variáveis referentes a área foliar e da dinâmica de particionamento da biomassa, foram

analisadas no esquema de parcelas subdivididas, tendo em vista que para estas foram

estudadas apenas duas fontes de variação: Lâmina e Variedades. Para as demais variáveis,

103

utilizou-se o esquema de parcelas sub-subdivididas, uma vez que houve a inclusão do fator

Ciclo.

Previamente a realização da análise de variância, os dados experimentais foram

submetidos aos testes de Shapiro-Wilk (SHAPIRO-WILK, 1965) e de Levene (BOX, 1953);

ambos a 5% de probabilidade, para verificação básica da normalidade e homocedasticidade

residuais, respectivamente, seguindo de transformações caso fossem necessárias. Para as

transformações, optou-se por utilizar a família de transformações Box-Cox (BOX; COX,

1964), por ser um método simples e que apresenta bons resultados. Quanto às demais

pressuposições, sendo elas a de independência dos resíduos e aditividade dos efeitos do

modelo; estas foram garantidas pelos princípios básicos da experimentação (repetição,

casualização e controle local).

Após o tratamento de adequação dos dados a serem analisados, procedeu-se com a

análise de variância, tendo as variáveis que apresentaram valores de F significativos, no

mínimo a 5% de probabilidade, suas médias submetidas ao teste de Scott-Knott, para

estimativa da diferença mínima significativa e comparação das médias, também a um nível de

5% de probabilidade.

Quanto aos softwares utilizados para as análises, adotou-se o software livre SISVAR,

versão 5.3 (FERREIRA, 2011), para realização das análises de variância; e o software livre

Action (ESTATCAMP®, 2014) para as análises de normalidade e homocedasticidade, bem

como para as transformações dos dados, quando estas foram necessárias.

105

4 RESULTADOS E DISCUSSÃO

4.1 Variáveis meteorológicas e evapotranspiração de referência

O período de condução dos experimentos durou 756 dias, o qual foi compreendido

entre os dias 31/01/2013 e 26/02/2015, sendo 380 dias para o ciclo da cana-planta e 376 dias

para o ciclo da cana-soca. Neste intervalo, a temperatura média do ar no interior da estufa foi

similar à temperatura externa, apresentando valores de 23,1 e 23,3ºC, respectivamente.

Segundo Rodrigues (1995), a faixa ideal de temperatura para o desenvolvimento da cana-de-

açúcar situa-se entre 25 e 35ºC.

Quanto aos extremos de temperatura ocorridos durante o período experimental, os

valores foram de 6ºC para temperatura mínima e 44ºC para temperatura máxima, ambos

verificados durante o ciclo da cana-planta, conforme apresentado na Figura 28.

De modo geral, pode-se admitir que a cana-de-açúcar apresenta queda expressiva no

crescimento sempre que a temperatura do ar cair abaixo de 20ºC e, contrariamente, taxas

máximas quando submetida a temperaturas entre 30 e 34ºC, passando a ocorrer estresse

térmico sob condições de temperatura acima dos 35°C (BARBIERI; VILA NOVA, 1977;

DOOREMBOS; KASSAN, 1979). No tocante aos eventos de temperatura máximas

identificadas no interior da estufa, estes valores ocorreram de maneira pontual em períodos

específicos do dia, e não interferiram significativamente no desenvolvimento da cultura.

Figura 28 – Temperatura máxima, mínima e média do ar no interior da estufa durante os dois ciclos de cultivo da

cana-de-açúcar

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 7500

10

20

30

40

50jan-13 mar-13 mai-13 jul-13 set-13 nov-13 jan-14 mar-14 mai-14 jul-14 set-14 nov-14 jan-15

Tem

per

atura

do

Ar

(°C

)


Temperatura Máxima Temperatura Mínima Temperatura Média

CANA-PLANTA CANA-SOCA

106

Para a umidade relativa do ar, o valor médio verificado no interior da estufa foi de

73,1%, valor esse 16% menor do que a média de umidade relativa observada no exterior da

estufa, que foi de 86,7%. De acordo com Castillo e Dentis (2001), as diferenças de umidade

relativa do ar verificadas no interior e exterior de estufas, podem ser explicadas pelas

diferentes condições de temperatura que ocorrem no ambiente protegido, e também está

associada à falta ou deficiência de mistura do ar por conta da menor ventilação.

A Figura 29 apresenta o comportamento da umidade relativa do ar média, bem

como dos valores máximos e mínimos verificados para esta variável ao longo de todo período

experimental.

Figura 29 – Umidade relativa máxima, mínima e média do ar no interior da estufa durante os dois ciclos de

cultivo da cana-de-açúcar

Para a radiação solar global (Rg), o valor médio registrado durante a condução do

experimento foi de 12 MJ m-2 dia-1, com extremos de 0,6 e 24 MJ m-2 dia-1 para radiação

mínima e máxima, respectivamente (Figura 30). Na comparação entre os dados internos e

externos, verificou-se que ocorreram atenuações médias provocada pela cobertura plástica da

ordem de 44%; desta forma, apenas 56% da Rg incidente sobre a estufa conseguiu alcançar o

dossel das plantas.

De modo geral, o valor médio de atenuação verificado neste estudo foi elevado, sendo

comum medidas da ordem de 20 a 35% (FOLEGATTI et al., 1997; FRISINA et al., 1999;

BECKMANN et al., 2006). As reduções são devido à reflexão e absorção pelo material da

cobertura e ainda, eventuais sujeiras (poeira) depositada sobre a mesma.

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 7500

20

40

60

80


Um

idad

e R

elat

iva

do

Ar

(%)

Dias Após Plantio (DAP)

UR Máxima UR Mínima UR Média


107

Figura 30 – Radiação solar global diária no interior da estufa e a céu aberto durante os dois ciclos de cultivo da

cana-de-açúcar

Apesar do valor médio de atenuação da Rg no interior da estufa ter sido elevado,

houve duas fases de controle da transmissividade da cobertura plástica ao longo do

experimento, ambas promovidas por cuidados dispensados na limpeza (lavagem) do plástico,

bem como com a troca do mesmo (Figura 31).

Figura 31 – Manutenções realizadas no plástico de cobertura da estufa. Limpeza (A) e troca do plástico (B)

Esse controle foi mais efetivo durante o ciclo da cana-soca e refletiu em valores

médios de transmissividade de 65%, o qual foi significativamente maior do que os 49%

verificados no primeiro ciclo de cultivo (cana-planta), conforme é apresentado na Figura 32.

Nessa, é possível notar o efeito positivo do controle da radiação no interior da estufa a partir

da troca do plástico da cobertura realizado durante o mês de julho de 2013, o qual permitiu

aumento de 100% nos valores de transmissividade.

De acordo com Buriol et al. (1995), além da sujeira depositada sobre o material de

cobertura de estufas plásticas e do tempo de exposição deste às condições ambientais, o

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750

0

10

20

30


Rg I

NT/R

g E

XT

(MJ.

m-2

.dia

-1)


Radiação Global Externa Radiação Global Interna


A B

108

ângulo de incidência dos raios solares também atua na redução da transmissividade do

plástico. Para Dal Pai (2010), a diferença na transmissividade sazonal é função da declinação

solar; quando esta é negativa (sol declinando no hemisfério sul) nas estações de verão e

primavera, têm-se os menores ângulos de incidências (menores reflexões) e maiores

transmissões no polietileno, e quando a declinação é positiva (sol declinando no hemisfério

norte) nas estações de inverno e outono, têm-se os maiores ângulos de incidências (maiores

reflexões) e menores transmissões.

Figura 32 – Relação entre os dados de radiação solar global do interior e exterior da estufa durante os dois ciclos

de cultivo da cana-de-açúcar

Os valores de evapotranspiração de referência (ETo) determinados no interior da

estufa estão apresentados na Figura 33, bem como os dados de ETo calculados para o

ambiente externo. Os métodos utilizados para determiná-los foram os de Priestley-Taylor e

Penman-Monteith (FAO/56), para o ambiente interno e externo, respectivamente.

Figura 33 – Estimativa da evapotranspiração de referência (ETo) diária calculada para o interior e exterior da

estufa durante os dois ciclos de cultivo da cana-de-açúcar

0%

20%

40%

60%

80%

100%

jan-13 mar-13 mai-13 jul-13 set-13 nov-13 jan-14 mar-14 mai-14 jul-14 set-14 nov-14 jan-15

Rg

INT/R

gE

XT

(MJ

m-2

dia

-1)


0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750

0

1

2

3

4

5

6

7


ET

o (

mm

dia

-1)


Priestley-Taylor Penman-Monteith FAO/56


109

De modo geral, a evapotranspiração ocorrida no interior da estufa foi em média, 78%

dos valores verificados externamente. Essa redução é plausível e ocorre em função da

difusidade da cobertura plástica, a qual muda o balanço de radiação no interior da estufa, e

também das condições de temperatura, umidade do ar e da redução da ação dos ventos, que

são os principais fatores da demanda evaporativa da atmosfera (FERNANDES et al, 2003;

GUISELINI et al., 2010). Valores semelhantes de ETo em ambiente protegido foram

verificados por Farias et al. (1994) e Mpusia (2006).

O valor médio de ETo para todo período experimental foi de 3,18 mm dia-1, com

extremos de 6,62 e 0,19 mm dia-1, para ETo máxima e mínima, respectivamente. A

evapotranspiração acumulada foi de 1152,8 mm dia-1 para o ciclo da cana-planta e 1174,1 mm

dia-1 para o ciclo da cana-soca. É importante mencionar que apenas um quarto do segundo

experimento foi conduzido até o final do ciclo, tendo os outros 75% sido colhidos a cada 90

dias, conforme detalhado no item Delineamento Experimental.

4.2 Manejo nutricional das plantas

Conforme mencionado no item (manejo fitossanitário e nutricional), as adubações

realizadas na cana-de-açúcar ocorreram mensalmente nos dois ciclos de cultivo, com o intuito

de manter os níveis dos nutrientes no solo em condições ótimas de disponibilidade.

De forma a acompanhar/verificar o status nutricional das plantas, procedeu-se com

análises químicas do solo e das folhas aos 130 DAP (5º mês de condução do experimento),

apenas do solo aos 410 DAP (início do ciclo da cana-soca) e foliar aos 580 DAP.

Especificamente para o ciclo da cana-planta, a sondagem da fertilidade do solo ocorreu

a partir de análises realizadas em amostras coletadas nas variedades 1, 3, 4 e 8, e que estavam

submetidas ao tratamento de irrigação com lâminas de 100%; a escolha das variedades foi

realizada de forma arbitrária. Para as análises foliares, a amostragem se deu em todas as

variedades.

Os resultados obtidos naquela ocasião estão apresentados nas Tabelas 12 e 13, para

análise do solo e foliar, respectivamente.

110

Tabela 12 – Resultado da análise química do solo para macro e micronutrientes aos 130 DAP (junho de 2013),

para parcelas submetidas ao tratamento L100 das variedades V1, V3, V4 e V8

MACRONUTRIENTES

Variedade pH M.O. Presina K Ca Mg H+Al Al S.B. CTC V m S

CaCl2 g dm-3 mg dm-3 ----------------mmolc dm-3---------------- --------%-------- mg dm-3

V1 5,3 c 14,0 18,0 d 1,0 b 22,0 d 8,0 d 22,0 0,0 31,0 53,0 58,0 c 0,0 15,0 d

V3 5,5 c 14,0 20,0 d 1,0 b 21,0 d 7,0 d 20,0 0,0 29,0 49,0 59,0 c 0,0 21,0 d

V4 5,6 c 9,0 20,0 d 0,8 b 20,0 d 7,0 d 18,0 0,0 28,0 46,0 61,0 c 0,0 15,0 d

V8 5,6 c 14,0 17,0 d 1,0 b 21,0 d 7,0 d 18,0 0,0 29,0 47,0 62,0 c 0,0 21,0 d

MICRONUTRIENTES

Variedade

Cu Fe Zn Mn B

------------------------------------ DTPA ------------------------------------ (água quente)

---------------------------------------------- mg dm-3 --------------------------------------------

V1 0,5 c 26,0 d 1,2 d 5,8 d 0,44 c

V3 0,6 c 30,0 d 1,7 d 7,6 d 0,29 c

V4 0,5 c 26,0 d 1,7 d 4,8 c 0,31 c

V8 0,6 c 29,0 d 1,9 d 5,5 d 0,33 c

Potencial hidrogeniônico (pH); matéria orgânica (M.O.); fósforo (P-resina); potássio (K); cálcio (Ca); magnésio

(Mg); hidrogênio + alumínio (H+Al); soma de bases (S.B.); capacidade de troca catiônica (CTC); enxofre (S) na

forma de sulfato (S-SO4); Cobre (Cu); ferro (Fe); zinco (Zn); manganês (Mn); boro (B). Letras minúsculas

indicam as classes de teores de nutrientes: a - teores muito baixos; b - teores baixos; c - teores médios; d - teores

altos; e - teores muito altos. IAC (2014) e Raij et al. (1997)

Tabela 13 – Resultado da análise foliar para macro e micronutrientes realizada aos 130 DAP (junho de 2013) nas

parcelas do tratamento L100 para todas as variedades

Variedade N P K Ca Mg S Cu Fe Zn Mn B

--------------------- g kg-1 ------------------------ ----------------------- mg kg-1 ---------------------

V1 21,0 1,8 20,5 6,6 2,4 4,6 6,0 240,0 14,0 106,0 23,0

V2 21,0 1,9 19,8 7,6 2,0 4,3 6,0 232,0 16,0 118,0 25,0

V3 20,3 1,5 16,4 8,0 2,4 4,9 6,0 204,0 17,0 108,0 22,0

V4 21,0 1,6 15,0 5,2 1,6 4,0 6,0 192,0 15,0 68,0 25,0

V5 19,6 1,7 16,4 7,6 1,9 4,1 6,0 200,0 17,0 130,0 17,0

V6 20,3 1,7 17,7 7,8 2,1 5,1 6,0 224,0 17,0 128,0 19,0

V7 21,0 2,1 17,7 8,5 2,5 4,6 6,0 216,0 20,0 116,0 21,0

V8 23,8 2,3 17,7 6,6 2,7 3,3 6,0 256,0 21,0 152,0 26,0

Nitrogênio (N); fósforo (P); potássio (K); cálcio (Ca); magnésio (Mg); enxofre (S); cobre (Cu); ferro (Fe); zinco

(Zn); manganês (Mn); boro (B).

Na comparação com os níveis iniciais de nutrientes no solo verificados na

implantação do experimento (Tabelas 6 e 7), verificou-se que houve redução nos níveis de

fósforo, potássio e magnésio aos 130 DAP, no entanto, essa redução foi proporcional entre as

variedades avaliadas, e não sofreu influência da demanda hídrica diferenciada entre as

mesmas, tendo o mesmo comportamento sido observado também nos níveis dos

micronutrientes.

111

Quanto às análises realizadas no tecido vegetal (folhas), os resultados evidenciaram

níveis adequados dos nutrientes nas oito variedades avaliadas, tanto para macro como

micronutrientes (RAIJ et al., 1997).

Para o ciclo da cana-soca, a análise de solo foi realizada logo após a colheita do ciclo

anterior, objetivando-se assim, efetuar as correções necessárias na fertilidade do solo, de

modo que as plantas pudessem se desenvolver sem restrição nutricional. Os resultados

apresentados na Tabela 14 demonstram níveis satisfatórios para quase todos os nutrientes,

com exceção do potássio, que exibiu baixos níveis para todas as variedades estudadas, com

média de 0,5 mmolc dm-3, sendo classificado como muito baixo, de acordo com a

categorização adotada por Raj et al., (1997).

Ainda em relação aos baixos teores de potássio, seus valores são justificados pela

maior extração desse nutriente em relação aos demais, com resultados de literatura

apresentando valores que variam entre 1,11 a 1,89 kg t-1 de colmo colhido (GOLDEN, 1961;

RAJ et al., (1997).

Tabela 14 – Resultado da análise química do solo para macro e micronutrientes aos 410 DAP (março de 2014),

para parcelas submetidas ao tratamento L100 das variedades V1, V2, V3, V4, V5, V6, V7 e V8

MACRONUTRIENTES

Variedade pH M.O. Presina K Ca Mg H+Al Al S.B. CTC V m S

CaCl2 g dm-3 mg dm-3 -----------------mmolc dm-3----------------- ------%------ mg dm-3

V1 5,5 c 19,4 22,3 b 0,5 a 23,0 d 4,9 c 19,6 0,0 28,7 48,2 59,1 c 0,0 32,0 d

V2 5,5 c 16,8 18,9 b 0,3 a 22,2 d 6,3 c 19,8 0,0 28,6 48,3 59,2 c 0,0 31,4 d

V3 5,6 c 17,6 22,2 b 0,4 a 23,6 d 6,7 c 19,6 0,0 30,7 50,2 60,9 c 0,0 41,8 d

V4 5,7 b 17,7 19,2 b 0,4 a 24,3 d 8,0 c 18,2 0,0 32,9 51,1 64,0 c 0,0 43,0 d

V5 5,4 c 17,4 20,0 b 0,4 a 21,4 d 7,6 c 21,9 0,0 29,3 51,2 57,3 c 0,0 43,7 d

V6 5,5 c 20,2 26,8 c 0,6 a 24,0 d 7,2 c 21,4 0,0 32,0 53,4 60,2 c 0,0 34,9 d

V7 5,6 c 21,0 23,1 b 0,8 b 26,0 d 8,2 d 19,8 0,0 35,3 55,1 63,4 c 0,0 42,8 d

V8 5,5 c 19,3 23,8 b 0,4 a 22,2 d 6,6 c 20,0 0,3 29,3 49,3 59,4 c 1,0 42,9 d

MICRONUTRIENTES

Variedade

Cu Fe Zn Mn B

------------------------------------------ DTPA ------------------------------------------ (água quente)

------------------------------------------------------- mg dm-3 -----------------------------------------------------

V1 0,6 c 26,1 d 2,0 d 2,9 c 0,4 c

V2 0,6 c 37,8 d 1,7 d 3,1 c 0,5 c

V3 0,6 c 27,6 d 2,1 d 3,6 c 0,4 c

V4 0,5 c 27,1 d 1,7 d 3,0 c 0,5 c

V5 0,6 c 36,4 d 2,0 d 3,8 c 0,5 c

V6 0,6 c 27,8 d 3,9 d 3,9 c 0,5 c

V7 0,6 c 26,8 d 2,4 d 3,8 c 0,4 c

V8 0,6 c 32,7 d 2,0 d 3,5 c 0,4 c

Potencial hidrogeniônico (pH); matéria orgânica (M.O.); fósforo (P-resina); potássio (K); cálcio (Ca); magnésio

(Mg); hidrogênio + alumínio (H+Al); soma de bases (S.B.); capacidade de troca catiônica (CTC); enxofre (S) na

forma de sulfato (S-SO4); Cobre (Cu); ferro (Fe); zinco (Zn); manganês (Mn); boro (B). Letras minúsculas

indicam as classes de teores de nutrientes: a - teores muito baixos; b - teores baixos; c - teores médios; d - teores

altos; e - teores muito altos. IAC (2014) e Raij et al. (1997)

112

No tocante aos teores de micronutrientes, estes apresentaram-se dentro de limites

médios a altos (RAJ et al., 1997), com pouca variação entre as variedades.

A partir do resultado da análise foliar realizado aos 580 DAP (Tabela 15),

observaram-se reduções em sete dos 11 nutrientes analisados, sendo eles: N, P, K, Ca, B, Cu e

Mn. Diante desta constatação, procedeu-se com substituições parciais dos fertilizantes

utilizados até aquele momento, por outros com teores mais elevados dos nutrientes que

encontravam-se em níveis não adequados. A relação dos fertilizantes aplicados apenas no

ciclo da cana-soca pode ser observada na Tabela 10.

Tabela 15 – Resultado da análise foliar para macro e micronutrientes realizada aos 580 DAP (setembro de 2014)

nas parcelas do tratamento L100 para todas as variedades

Variedade N P K Ca Mg S Cu Fe Zn Mn B

------------------------ g kg-1 --------------------------- ---------------------- mg kg-1 ----------------------

V1 13,3 1,7 8,4 6,1 3,5 4,9 6,0 264,0 78,0 42,0 16,0

V2 14,7 1,6 9,7 5,0 2,1 2,6 6,0 168,0 57,0 46,0 11,0

V3 15,4 1,4 6,4 5,0 2,8 5,1 4,0 184,0 59,0 50,0 12,0

V4 15,4 1,4 8,4 4,2 1,4 3,9 6,0 160,0 62,0 16,0 16,0

V5 14,0 1,4 9,7 5,9 2,3 2,7 6,0 160,0 67,0 28,0 12,0

V6 14,0 1,5 8,4 5,9 1,7 3,3 6,0 152,0 58,0 36,0 18,0

V7 14,7 1,6 7,1 5,2 2,3 4,1 6,0 184,0 62,0 22,0 13,0

V8 15,4 1,5 6,4 4,4 2,8 3,1 6,0 204,0 69,0 34,0 14,0

Nitrogênio (N); fósforo (P); potássio (K); cálcio (Ca); magnésio (Mg); enxofre (S); cobre (Cu); ferro (Fe); zinco

(Zn); manganês (Mn); boro (B).

Adicionalmente aos métodos de análise de tecido vegetal e de solo, realizou-se

também o acompanhamento do status nutricional por meio de análises de solução do solo.

Esta modalidade de monitoramento da fertilidade foi realizada por amostragem nas variedades

V1, V4 e V8 no ciclo da cana-planta e V3, V4 e V7 no ciclo da cana-soca, ambas nos

tratamentos submetidos a lâminas de 100%.

A Tabela 16 apresenta o resultado da análise da solução do solo durante o ciclo da

cana-planta. Nessa, os valores de condutividade elétrica (CE), permaneceram abaixo de 1,7

dS m-1, que é considerado por Tanji e Kielen (2002), como o limiar de CE para que ocorra

decréscimo na produção da cana-de-açúcar. Quanto ao nitrato, que apresentou valores

destoantes entre as duas avaliações, provavelmente os maiores valores evidenciados na

primeira leitura ocorreram em função do maior aporte de nitrogênio na fase inicial de cultivo

da cana-planta, estágio esse onde o crescimento vegetativo ocorre de forma mais intensa.

No tocante ao potássio, os valores médios observados nas duas avaliações (50,4 e

19,5 mg L-1) ficaram dentro de níveis adequados, tendo em vista que segundo Blanco (2006),

a concentração desse nutriente variando entre 20 a 60 mg L-1 é referência para a maioria das

113

culturas conhecidas. Para as demais variáveis analisadas (pH e Na), os valores observados nas

duas avaliações permaneceram dentro de limites aceitáveis e, portanto, não interferiram no

desenvolvimento das plantas.

Tabela 16 – Resultado da análise química da solução do solo extraída em três profundidades de parcelas

submetidas ao tratamento de irrigação L100 para as variedades V1, V4 e V8 nos meses de maio e

julho de 2013 (cana-planta)

Variedade Prof

Maio de 2013

Julho de 2013

Ce

pH NO3 K Na

Ce

pH NO3 K Na

m

dS m-1 mg L-1

dS m-1 mg L-1

V1

0,10

1,15 7,1 378,8 33,1 88,3

0,44 6,5 95,1 13,3 41,6

0,30

1,06 7,2 577,2 33,6 37,9

0,56 6,7 237,7 15,3 23,4

0,50

1,52 7,3 1406,9 36,0 35,5

0,53 6,8 209,2 20,7 13,0

V4

0,10

0,83 7,2 469,0 36,4 48,1

0,46 6,9 171,2 9,5 47,6

0,30

1,31 7,1 928,9 51,4 33,7

0,35 6,9 76,1 9,8 32,5

0,50

1,67 7,3 1578,3 56,7 42,8

1,03 6,7 646,6 10,8 21,4

V8

0,10

0,92 6,8 450,9 80,4 74,9

0,73 6,8 494,4 34,0 35,6

0,30

1,73 7,0 1415,9 69,0 42,3

0,53 7,1 218,7 23,8 26,1

0,50

1,61 7,1 1361,8 57,3 24,7

0,97 6,9 665,6 37,9 14,6

Condutividade elétrica (Ce); potencial hidrogeniônico (pH); nitrato (NO3); potássio (K); sódio (Na)

Na análise da solução do solo realizada aos 650 DAP (Tabela 17), foi identificada

elevada carência nutricional nas plantas avaliadas, promovida por problemas com a água de

irrigação que abastecia o experimento. O referido problema foi provocado pela redução na

vazão do rio Piracicaba, que abastece o campus “Luiz de Queiroz” da USP, o qual foi

acometido por uma forte estiagem no ano de 2014. O menor volume de água no rio promoveu

o aumento na concentração de poluentes e, como consequência, um gasto maior com produtos

químicos para o seu tratamento. Dessa forma, o experimento passou a ter uma qualidade de

água bastante aquém da que poderia ser utilizada para a irrigação. Essa condição fez com que

valores de variáveis como CE e sódio, além de outros sais dissolvidos na mesma, passassem a

atingir níveis restritivos para utilização na irrigação do cultivo da cana, como pode ser

observado na Tabela 18.

114

Tabela 17 – Resultado da análise química da solução do solo extraída em três profundidades de parcelas

submetidas ao tratamento de irrigação L100 para as variedades V13, V4 e V7 650 DAP (novembro

de 2014)

Variedade Prof.

Dezembro de 2014

Ce pH NO3 K Na

m dS m-1

mg L-1

V3

0,10 1,28 7,54 7,8 0,9 192,0

0,30 1,48 7,58 10,7 1,0 258,0

0,50 7,19 7,58 4,4 2,5 1843,0

V4

0,10 3,14 7,72 56,9 1,6 646,0

0,30 1,25 7,27 46,7 2,0 220,0

0,50 8,23 7,19 10,5 2,0 827,0

V7

0,10 1,69 7,14 11,3 0,7 348,0

0,30 1,21 7,61 91,6 2,0 234,0

0,50 6,12 6,67 4,4 0,7 1308,0

Condutividade elétrica (Ce); potencial hidrogeniônico (pH); nitrato (NO3); potássio (K); sódio (Na)

Tabela 18 – Valores de condutividade elétrica (CE), potencial hidrogeniônico (pH), Potássio (K), Cálcio (Ca),

Magnésio (Mg), Cloro (Cl), Sódio (Na), Carbonato (CO3), Bicarbonato (HCO3) e Razão de

Adsorção de Sódio (RAS) encontrados na análise química da água utilizada para irrigação no

campus “Luiz de Queiroz” da USP (dezembro de 2014).

Análise Química da Água de Irrigação

Ce (ds/m) 0,85

pH 7,00

K mmolc/dm3 1,13

Ca mmolc/dm3 9,84

Mg mmolc/dm3 0,70

Cl mmolc/dm3 6,43

Na mmolc/dm3 13,05

CO3 mmolc/dm3 0,00

HCO3 mmolc/dm3 1,30

RASaj* 12,76

*RASaj – Razão de Adsorção de Sódio ajustada

Na análise da água de irrigação realizada em dezembro de 2014, esta foi classificada

como C3S2 segundo metodologia de Richards (1954). Esta classificação indica que a água

apresenta alto perigo de salinidade, podendo apenas ser utilizada na irrigação de culturas

tolerantes quando se adotar práticas especiais de manejo da água e solo, sendo aconselhável a

utilização de lâmina de lixiviação. No entanto, em experimentos onde são estudadas

diferentes condições de disponibilidade hídrica no solo, como é o caso desta pesquisa, uma

lâmina de lixiviação pode interferir nos resultados de variáveis de interesse, uma vez que o

principal fator está sendo alterado. Mesmo diante deste risco, tornou-se necessária a aplicação

de uma lâmina de lixiviação no experimento, em virtude dos elevados valores de CE e Na

verificados na solução do solo (Tabela 17).

115

A lâmina de lixiviação aplicada foi de 55 mm e foi parcelada em duas irrigações de

volumes iguais com intervalo de 12 horas entre elas. O objetivo do fracionamento foi o de

permitir que os sais presentes nos microporos pudessem migrar por difusão química

(diferença de concentração) no primeiro evento de irrigação e, dessa forma, serem facilmente

lixiviados na parcela seguinte de aplicação.

Apesar de ter-se adotado o uso de uma lâmina de lixiviação, apenas com um evento de

lâmina excessiva, não se conseguiu redução significativa nos valores de CE e Na; contudo,

conforme já mencionado anteriormente, sua continuação poderia descaracterizar o

experimento, uma vez que o fator lâmina de irrigação foi o principal elemento de interesse

nessa pesquisa.

Em relação à tolerância da cana-de-açúcar à salinidade, de acordo com Santana

(2007), a cultura é considerada moderadamente sensível, e a redução do rendimento pode

chegar a 50% em solos com condutividade elétrica de 10,4 dS m-1. Já Blackburn (1984),

identificou uma tolerância modesta da cultura a valores menores de CE, e relatou que o

crescimento e a produtividade da cana foram praticamente inalterados em CE de até 3,0 dS m-

1. Dessa forma, é possível que a alta frequência de irrigação utilizada nesta pesquisa, com

irrigações a cada dois dias, possa ter minimizado o problema de salinidade nos tratamentos

submetidos a lâminas de 100%. Contudo, nos outros três tratamentos em que lâminas

restritivas foram impostas, é difícil mensurar se os decréscimos verificados no rendimento são

atribuídos aos tratamentos hídrico-restritivo ou a ocorrência de salinidade, principalmente

pelo fato desta última ter sido momentânea.

Associado ao problema de salinidade está o de sodificação do solo, tendo em vista que

os valores deste elemento alcançaram o patamar de 1800 mg dm-3, como pode ser observado

na Tabela 18. Palaniswamy e Moshi (1973) citados por Guerzoni (2010) mostraram que uma

proporção elevada de Na no complexo de troca do solo aumenta o conteúdo de Na nas plantas

de cana-de-açúcar, as quais, em seu estudo, apresentaram decréscimo na produção.

De acordo com Dias e Blanco (2010), os sintomas típicos do sódio aparecem em

forma de queimaduras ou necrose, ao longo das bordas e é resultado de alta proporção de

sódio na água (alto teor de sódio ou RAS). Ainda de acordo com estes autores, a elevada

concentração deste elemento nas folhas alcançam níveis tóxicos após vários dias ou semanas e

os sintomas aparecem, de início, nas folhas mais velhas e em suas bordas e, à medida que o

problema se intensifica, a necrose se espalha progressivamente na área internervural, até o

centro das folhas.

116

Nas Figuras 34A e 34B são mostradas plantas do experimento que apresentaram folhas

com bordas e ponteiro necrosados, características típicas de fitotoxidez por Na.

Figura 34 – Plantas de cana-de-açúcar com sintomas de fitotoxidez por sódio (A) e bordas e ponteiro das folhas

necrosadas (B)

Na terceira semana de janeiro de 2015, novas análises foram realizadas para a água de

irrigação, e nessas, os valores de Na já se apresentaram menores do que aqueles mostrados na

Tabela 16, possivelmente, em virtude do aumento da vazão do rio Piracicaba e, consequente

redução na concentração de poluentes, que por sua vez demandou uma quantidade menor de

produtos químicos para adequação da potabilidade da água. O valor verificado nesta última

análise registrou 70 mg dm-3 de Na, ou seja, apenas um quarto do que foi determinado um

mês antes. A redução apesar de significativa, ainda não tornou a água de boa qualidade, mas,

aliada a uma adubação potássica complementar, fez com que as plantas recuperassem o verde

natural das folhas.

4.3 Demanda hídrica das variedades e estimativa do coeficiente de cultivo (Kc)

Em termos de demanda hídrica potencial, os volumes acumulados pelas oito

variedades submetidas ao tratamento de irrigação de 100% da DHp, nos ciclos da cana-planta

e soca, podem ser observados nas Figuras 35 e 36, respectivamente.

Para o primeiro ciclo de cultivo, verificou-se demanda média de 913,9 mm, com

diferença entre as variedades de maior e menor consumo de 355 mm. Para o ciclo da cana-

soca, a demanda média das variedades foi 12% maior do que a observada no ciclo da cana-

planta, com valor de 1025,4 mm, e diferença entre as variedades de maior e menor consumo

de 450,0 mm.

A B

117

De acordo com Scardua e Rosenfeld (1987), a diferença de consumo entre ciclos é

sabida, bem como entre estádios fenológicos; estas ocorrem em função de variações

climáticas, disponibilidade de água no solo, entre outros fatores. Leal (2012), estudando a

evapotranspiração de 24 variedades de cana-de-açúcar em três ciclos de cultivo, verificou que

a demanda evapotranspirométrica da cana-planta foi, em média, 71 e 88% das observadas nas

duas socas seguintes; comportamento similar foi observado neste estudo e, provavelmente,

isso ocorre em função do maior desenvolvimento vegetativo inicial que se observa nos ciclos

de cana-soca, na comparação com o da cana planta, que pode estar associado à dinâmica do

sistema radicular e área foliar entre ciclos.

No tocante ao consumo entre variedades observado nos dois ciclos de cultivo, a ordem

decrescente de consumo destas para o primeiro ciclo de cultivo foi:

V1>V2>V4>V7>V3>V5>V6>V8 e V2>V3>V5>V8>V4>V1>V7>V6, para a cana-soca.

Segundo Angelocci (2002), as variações no consumo hídrico podem ser atribuídas a possíveis

diferenças entre as variedades, em características morfofisiológicas, tais como, rugosidade da

superfície, arquitetura da planta, condutância e resistência hidráulica, dentre outras,

influenciando assim, os processos de trocas gasosas/energéticas.

Figura 35 – Irrigação total acumulada (litros) por parcela no tratamento com lâmina de 100%, para as oito

variedades estudadas durante o ciclo da cana-planta

De acordo com Doorembos e Kassam (1979) e Steduto et al. (2012), a demanda

hídrica da cana-de-açúcar, em condições de campo, pode variar entre 800 a 2500 mm. Neste

estudo, apenas a variedade V8, no primeiro ciclo de cultivo, apresentou demanda fora desta

faixa de consumo. No entanto, deve-se considerar que o fato do experimento ter sido

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

1100

1200

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300 320 340 360 380

Irrig

açã

o a

cu

mu

ad

a (

L)

DAP

V1 V2 V3 V4 V5 V6 V7 V8

118

conduzido em casa de vegetação, implica em uma menor demanda evapotranspirométrica das

variedades, que pode ser atribuída a alterações de comportamento dos elementos

meteorológicos em ambiente protegido, proporcionando reduções da ordem de 22% na ETo,

como foi apresentado na Figura 33 (EToint/ext).

Figura 36 – Irrigação total acumulada (litros) por parcela no tratamento com lâmina de 100%, para as oito

variedades estudadas durante o ciclo da cana-soca

A Tabela 18 apresenta o consumo hídrico de todas as variedades submetidas às quatro

diferentes condições de disponibilidade hídricas impostas. As variedades V1,V2 e V4, foram

nessa sequência, as que apresentaram o maior consumo para o ciclo da cana-planta, já para o

ciclo da cana-soca, os maiores consumos foram registrados pelas variedades V2,V3 e V5.

Quanto às variedades que apresentaram o menor consumo, o destaque foi para a V8 no

primeiro ciclo e V6 no segundo ciclo de cultivo. É importante mencionar que a V8 foi, dentre

as variedades estudadas, a única que não teve suas gemas preparadas durante a fase de mudas,

pela equipe que conduziu a pesquisa. As gemas para esta variedade foram cedidas por um

parceiro e, provavelmente, por não ter tido o mesmo cuidado dispensado para as gemas das

demais variedades, este material propagativo tenha tido um comportamento inicial durante o

ciclo da cana-planta tão díspare daquele observado no segundo ciclo de cultivo. Esse fato,

provavelmente, explica o resultado de demanda hídrica contrastante entre os dois ciclos de

cultivo.

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

1100

1200

1300

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300 320 340 360 380

Irri

gaçã

o a

cum

ula

da (

L)

DAC

V1 V2 V3 V4 V5 V6 V7 V8

119

Ainda na Tabela 19 é possível observar a pouca diferença entre as lâminas de 75% e

75%*, sendo esta última a que apresentou, ao longo do experimento, lâmina variável, mas

com volume semelhante à lâmina de 75%. A diferença de volume média verificada nos dois

ciclos foi de apenas 4%.

Tabela 19 – Volume total de água aplicada (litros) por parcela para todos os tratamentos nos dois ciclos de

cultivo (cana-soca e cana-planta)

Variedade L50 L75 L100 L75*

Cana Planta Cana Soca Cana Planta Cana Soca Cana Planta Cana Soca Cana Planta Cana Soca

V1 569,9 536,8 816,7 756,8 1063,4 976,9 803,3 728,4

V2 566,5 676,1 809,0 968,2 1051,5 1260,3 804,5 900,2

V3 486,5 668,9 692,2 957,2 897,9 1245,6 676,8 887,8

V4 567,3 555,6 807,8 786,5 1048,3 1017,3 806,5 762,0

V5 480,6 586,5 682,2 835,9 883,9 1085,4 664,6 789,3

V6 443,1 447,6 626,7 626,9 810,3 806,1 623,1 619,3

V7 496,8 454,9 710,6 639,7 924,4 824,4 691,9 610,1

V8 385,0 581,4 545,0 825,9 705,0 1070,3 519,8 747,5

Conforme mencionado no item Material e Métodos, a alteração no projeto original

para a lâmina de 125% se deu em função da possibilidade de contaminação das parcelas

submetidas a lâminas restritivas. A alteração neste tratamento promoveu reduções gradativas

na lâmina inicial até ser alcançada uma fração de 50% da lâmina do tratamento referência

(L100). A Figura 37 apresenta graficamente o comportamento da demanda hídrica entre as

oito variedades estudadas nos dois ciclos de cultivo.

120

Figura 37 – Demanda hídrica (parcela experimental) das oito variedades estudadas nos quatro regimes de

irrigação impostos, para o ciclo da cana-planta e cana-soca.

No que se refere às estimativas do coeficiente de cultivo (Kc), seus valores foram

determinados a partir da relação entre a lâmina de irrigação real disponibilizada para as

variedades e a ETo, e estão apresentados na Tabela 20, na forma de valores médios para as

oito variedades, durante os dois ciclos de cultivo.

Os valores médios de Kc variaram entre 0,48 e 0,67, observando-se os menores

valores para a variedade V6 e os maiores para V2; a média para os dois ciclos de cultivo foi

de 0,57. Entretanto, quando se leva em consideração apenas o tratamento com 100% de

reposição hídrica, o qual rotineiramente é utilizado para determinação do Kc, os valores foram

significativamente superiores, e variaram entre 0,55 e 0,93, com média de 0,74. Valores

similares foram verificados por Carmo (2013), em estudos com a variedade RB 92579 no

semiárido baiano, também irrigada por gotejamento.

0100200300400500600700800900

1000110012001300

V1 V2 V3 V4 V5 V6 V7 V8

Vo

lum

e a

pli

cad

o (

L)

CANA PLANTA

L50 L75 L100 L75*

0100200300400500600700800900

1000110012001300

V1 V2 V3 V4 V5 V6 V7 V8

Vo

lum

e a

pli

cad

o (

L)

CANA SOCA

L50 L75 L100 L75*

121

Tabela 20 – Valores estimados de Kc médio para oito variedades de cana-de-açúcar, submetidas a quatro

condições de disponibilidade hídrica nos ciclos da cana-planta e cana-soca

Variedade L100 L75* L75 L50

Cana Planta Cana

Soca Cana Planta

Cana

Soca Cana Planta

Cana

Soca Cana Planta

Cana

Soca

V1 0,82 0,72 0,62 0,56 0,63 0,55 0,44 0,39

V2 0,81 0,93 0,62 0,70 0,63 0,71 0,44 0,49

V3 0,70 0,90 0,52 0,68 0,54 0,69 0,38 0,48

V4 0,81 0,75 0,62 0,59 0,63 0,58 0,44 0,41

V5 0,68 0,81 0,51 0,62 0,53 0,62 0,37 0,43

V6 0,63 0,60 0,48 0,48 0,49 0,47 0,34 0,33

V7 0,72 0,61 0,54 0,47 0,55 0,47 0,38 0,33

V8 0,55 0,78 0,40 0,57 0,42 0,60 0,30 0,42

Na Figura 38 são apresentados os coeficientes de cultivo médios das oito variedades,

submetidas aos quatro níveis de regime hídrico e para as quatro épocas de corte das plantas

de cana-de-açúcar, durante o ciclo da cana-soca.

Os valores de Kc determinados durante as quatro épocas de corte variaram entre 0,27

e 1,21; sendo o primeiro valor observado na variedade V6, durante o 4º corte, e o segundo

para a V2, por ocasião do 3º corte.

Especificamente para a lâmina de 75*, os valores de Kc observados para o 1ºcorte

podem ser negligenciados, tendo em vista que durante a realização desta colheita as plantas

deste tratamento estavam submetidas a uma lâmina excedente. Ainda com relação ao

tratamento de lâmina variável, é possível notar também que os valores de Kc observados

tanto no 3º quanto 4º cortes, são apresentados de forma sobreposta aos do Kc provenientes

de variedades submetidas a lâmina de 50%, uma vez que nestas fases do cultivo as lâminas

eram idênticas. Para as demais lâminas, o comportamento quanto aos valores do Kc estão

coerentes, tendo as variedades que estavam submetidas a lâmina de irrigação de 100%

apresentado as maiores taxas de evapotranspiração.

As variedades V2, V3, V5 e V8 foram as únicas que apresentaram taxas de

evapotranspiração maiores que a demanda evapotranspirométrica promovida pelo

microclima da estufa. Os maiores valores foram observados aos 204 DAC para a variedade

V5, e aos 286 DAC para as variedades V2 e V8. A variedade V3 apresentou a mesma taxa

de evapotranspiração no intervalo compreendido pela 2ª e 3ª colheitas.

122

A Figura 39 apresenta os valores de Kc apenas para os tratamentos de lâminas com o

máximo de reposição hídrica (L100), os quais foram divididos em quatro fases de

desenvolvimento, definidas como sendo os intervalos entre as colheitas.

A fase inicial compreendeu o primeiro quarto do segundo ciclo, e apresentou Kc

médio de 0,48, o qual foi significativamente inferior ao 0,65 verificado por Silva (2011), em

estudos com a variedade RB92579, e superior ao encontrado no boletim 56 da FAO (Kc

~0,40). Provavelmente, as diferenças observadas nos três valores de Kc podem estar

relacionadas ao método de irrigação adotado, que influencia a componente de evaporação e,

também, a duração do período considerado como fase representativa do Kc.

Para as fases de desenvolvimento vegetativo e intermediária, os valores médios de

Kc foram 0,92 e 0,94, respectivamente. Nestas fases, caracterizadas como as de maior

incremento de área foliar, o valor do Kc para a variedade V2 chegou a alcançar a marca de

1,21, superior em 30% o valor médio para a duas fases. Notadamente, a variedade 2 foi a

que apresentou os maiores valores de área foliar, conforme será visto no próximo tópico.

123

Figura 38 – Coeficientes de cultivo para as oito variedades e quatro épocas de corte durante o ciclo da

cana soca

0,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

1,2

1,4

0 1 2 3 4 5

Co

efic

ien

te d

e cu

ltiv

o (

Kc)

V1

L100 L75* L75 L50

1ª C 2ª C 3ª C 4ª C

0,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

1,2

1,4

0 1 2 3 4 5

Coef

icie

nte

de

cult

ivo (

Kc)

V2

L100 L75* L75 L50


0,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

1,2

1,4

0 1 2 3 4 5

Co

efic

ien

te d

e cu

ltiv

o (

Kc)

V3

L100 L75* L75 L50


0,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

1,2

1,4

0 1 2 3 4 5

Coef

icie

nte

de

cult

ivo (

Kc)

V4

L100 L75* L75 L50


0,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

1,2

1,4

0 1 2 3 4 5

Coef

icie

nte

de

cult

ivo (

Kc)

V5

L100 L75* L75 L50


0,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

1,2

1,4

0 1 2 3 4 5

Coef

icie

nte

de

cult

ivo (

Kc)

V6

L100 L75* L75 L50


0,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

1,2

1,4

0 1 2 3 4 5

Coef

icie

nte

de

cult

ivo (

Kc)

V7

L100 L75* L75 L50


0,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

1,2

1,4

0 1 2 3 4 5

Coef

icie

nte

de

cult

ivo (

Kc)

V8

L100 L75* L75 L50


124

Na fase final, verificou-se que os valores de Kc reduziram-se, apresentando valor

médio de 0,72, semelhante ao valor informado no Boletim 56 da FAO (Kc = 0,75).

Resultados similares também foram obtidos por Silva et al (2013), utilizando o método do

balanço hídrico no solo, para irrigação da cana com equipamento pivô central (Kc final =

0,76).

Figura 39 – Coeficientes de cultivo para as oito variedades submetidas ao tratamento L100 em quatro épocas de

corte (amostragem), durante o ciclo da cana soca

4.4 Dinâmica da área foliar

A dinâmica da área foliar observada nas oito variedades, sobre quatro condições de

disponibilidade hídrica e para as quatro épocas de corte realizadas no ciclo da cana-soca, está

representada na Figura 40.

Na análise dos valores de área foliar total da parcela (folhas verdes + folhas secas),

observou-se variações entre 0,81 e 4,23 m², sendo estes valores verificados no primeiro e

último corte, respectivamente. Durante o 1º e 2º corte, os quais compreenderam a primeira

metade do ciclo da cana-soca, verificou-se diferença significativa (p<0,01) entre lâminas

apenas para as variedades V2 e V4, aos 106 DAC, o que sugere baixa influência das variações

de disponibilidade hídrica sobre a área foliar entre variedades, tendo estas apresentado

comportamento bastante similar, especificamente para as duas primeiras fases do cultivo.

Esses resultados diferem dos encontrados por Pincelli (2010) e Holanda (2012), os quais

observaram diferenças significativas quando estudaram o efeito de diferentes regimes hídricos

sobre quatro variedades de cana-de-açúcar, cultivadas até os 140 dias. Provavelmente, a causa

de tal comportamento neste estudo, tenha sido as temperaturas mais amenas registradas entre

0,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

1,2

1,4

0 1 2 3 4 5

Co

efic

iente

de

cult

ivo

(K

c)

V1 V2 V3 V4 V5 V6 V7 V8

1ª

Amostragem2ª

Amostragem

3ª

Amostragem

4ª

Amostragem

FA

SE

INIC

IAL

FA

SE

DE

DE

SE

NV

OL

VIM

EN

TO

VE

GE

TA

TIV

O

FA

SE

INT

ER

ME

DIÁ

RIA

FA

SE

FIN

AL

125

os meses de maio e agosto, promovendo assim menor variação desta variável; outra causa

admissível, são os valores elevados do coeficiente de variação para estes dois cortes (28%

para o 1º corte e 34% para o 2º corte), que segundo Pimentel Gomes (2000), podem significar

baixa precisão por não discriminar as diferenças estatísticas entre os tratamentos.

Acerca dos elevados valores observados do coeficiente de variação, deve-se levar em

consideração que a ocorrência de elevada variabilidade nos valores de área foliar foi comum à

maioria das variedades, independentemente do tratamento de disponibilidade hídrica imposto

e fase de cultivo avaliada, isso pode ser atribuído à complexidade da herança genética na

cana-de-açúcar que, sendo uma planta altamente heterozigótica, apresenta razoável

variabilidade fenotípica, mesmo se tratando de clones (MANCINI, 2010).

A variabilidade da área foliar total em cada um dos quatro cortes pode ser verificada

na Figura 41, a partir de gráficos box plot para as oito variedades estudadas.

Quanto aos valores de área foliar entre variedades, ainda para os dois primeiros cortes,

houve diferença estatística (p<0,01), com as variedades V5, V6 e V7 compondo o grupo de

menor área foliar para o 1º corte. No 2º corte, houve um incremento médio da área foliar de

28%, na comparação com o corte anterior, sendo as variedades V2 e V6 as que apresentaram

o maior e menor valor de área foliar, com 1,97 e 0,92 m², respectivamente. Esse

comportamento manteve-se inalterado durante os cortes seguintes, o que fez com que a

variedade V6 permanecesse como a de menor expressão para essa variável durante todo o

ciclo.

Somente a partir do 3º corte foi possível notar as maiores diferenças entre os dois

fatores estudados; especificamente para o efeito das diferentes lâminas de irrigação sobre a

área foliar, notou-se que, de modo geral, o déficit hídrico reduziu essa variável em todas as

variedades, sendo a diferença entre as lâminas restritivas e a de 100% da DHp, mais

pronunciadas aos 376 DAC, época do 4º corte.

No tocante às diferenças entre variedades, observou-se que o 4º corte foi o que

apresentou o maior número de diferenciações, sendo formados quatro grupos de variedades

para a variável área foliar total, sendo eles: V2>V3>V1-V4-V5-V7-V8>V6.

126

Figura 40 – Área foliar total da parcela experimental (folhas secas + folhas verdes) das oito variedades

estudadas e submetidas a quatro condições de disponibilidade hídrica no solo. Lâminas

identificadas com letras minúsculas distintas e variedades identificadas com letras maiúsculas

distintas diferem entre si a um nível de 5% de probabilidade pelo teste de Scott Knott

0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0

3,5

4,0

4,5

5,0

V1 V2 V3 V4 V5 V6 V7 V8

Áre

a F

oli

ar (

m²)

1ª Amostragem

50 75 100 75*

aa

aa

A

b

b

a

b

A

aa a a

A

bbb

aA

a aa

a

Baa

aa a a a a

aaa

a

B BA

0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0

3,5

4,0

4,5

5,0

V1 V2 V3 V4 V5 V6 V7 V8

Áre

a F

oli

ar (

m²)

2ª Amostragem

50 75 100 75*

aa

aa

a

a

a a

aaaaa a aa

aaaa

aaa

aaa

a

a

a aaa

A

C

BBB

B B B

0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0

3,5

4,0

4,5

5,0

V1 V2 V3 V4 V5 V6 V7 V8

Áre

a F

oli

ar (

m²)

3ª Amostragem

50 75 100 75*

C

A

B BB BB

B

c

bb

aa

ab

a

b

ab b b

aa

aaa

bab

b

a

b

a a

b b

a a

b

a

0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0

3,5

4,0

4,5

5,0

V1 V2 V3 V4 V5 V6 V7 V8

Áre

a F

oli

ar (

m²)

4ª Amostragem

50 75 100 75*

c

bb

a

C

c

bb

a

A

a

b

cc

B

a

b

c

b

C

a

b b

c

C

a

bb

c

Da

bb

c

Ca

bbb

C

127

Figura 41 – Variabilidade da área foliar total (folhas secas + folhas verdes) ao longo do ciclo da cana soca, para

as oito variedades e quatro condições de disponibilidade hídrica no solo

0,0

1,0

2,0

3,0

4,0

5,0

6,0

7,0

L50

%

L75

%

L10

0%

L75

*%

L50

%

L75

%

L10

0%

L75

*%

L50

%

L75

%

L10

0%

L75

*%

L50

%

L75

%

L10

0%

L75

*%

L50

%

L75

%

L10

0%

L75

*%

L50

%

L75

%

L10

0%

L75

*%

L50

%

L75

%

L10

0%

L75

*%

L50

%

L75

%

L10

0%

L75

*%

VARIEDADE 1 VARIEDADE 2 VARIEDADE 3 VARIEDADE 4 VARIEDADE 5 VARIEDADE 6 VARIEDADE 7 VARIEDADE 8

Áre

a F

oli

ar

(m²)

ESTIMATIVA DA ÁREA FOLIAR TOTAL - 1ª AMOSTRAGEM

0,0

1,0

2,0

3,0

4,0

5,0

6,0

7,0

L50

%

L75

%

L10

0%

L75

*%

L50

%

L75

%

L10

0%

L75

*%

L50

%

L75

%

L10

0%

L75

*%

L50

%

L75

%

L10

0%

L75

*%

L50

%

L75

%

L10

0%

L75

*%

L50

%

L75

%

L10

0%

L75

*%

L50

%

L75

%

L10

0%

L75

*%

L50

%

L75

%

L10

0%

L75

*%


Áre

a F

oli

ar

(m²)


0,0

1,0

2,0

3,0

4,0

5,0

6,0

7,0

L50

%

L75

%

L10

0%

L75

*%

L50

%

L75

%

L10

0%

L75

*%

L50

%

L75

%

L10

0%

L75

*%

L50

%

L75

%

L10

0%

L75

*%

L50

%

L75

%

L10

0%

L75

*%

L50

%

L75

%

L10

0%

L75

*%

L50

%

L75

%

L10

0%

L75

*%

L50

%

L75

%

L10

0%

L75

*%VARIEDADE 1 VARIEDADE 2 VARIEDADE 3 VARIEDADE 4 VARIEDADE 5 VARIEDADE 6 VARIEDADE 7 VARIEDADE 8

Áre

a F

oli

ar

(m²)


0,0

1,0

2,0

3,0

4,0

5,0

6,0

7,0

L50

%

L75

%

L10

0%

L75

*%

L50

%

L75

%

L10

0%

L75

*%

L50

%

L75

%

L10

0%

L75

*%

L50

%

L75

%

L10

0%

L75

*%

L50

%

L75

%

L10

0%

L75

*%

L50

%

L75

%

L10

0%

L75

*%

L50

%

L75

%

L10

0%

L75

*%

L50

%

L75

%

L10

0%

L75

*%


Áre

a Fo

liar

(m²)


128

É interessante notar que a hierarquia observada para a área foliar na fase final do ciclo

é exatamente a mesma verificada para o consumo hídrico (Figura 36), uma vez que, quanto

maior a massa foliar, maior também é a quantidade de água necessária para a realização das

trocas gasosas com a atmosfera (PIRES et al., 2008).

Além da área foliar propriamente dita, outro aspecto a ser analisado é a taxa de

senescência foliar, que de acordo com Smit e Singels (2006) é responsiva ao déficit hídrico e

pode ser considerada como uma estratégia da planta para diminuir a superfície transpirante e o

gasto metabólico para a manutenção dos tecidos. A área foliar total observada no final do

ciclo, evidencia a afirmação dos autores supracitados, apresentando valores díspares entre a

lâmina de 100% e as demais condições hídrico-restritivas. As variedades submetidas ao

tratamento com 50% da DHp apresentaram, em média, apenas 40% da área foliar das plantas

conduzidas sem restrição hídrica, o que inevitavelmente implica em menores rendimentos.

Para os tratamentos de 75% e 75%*, ambos com consumo hídrico acumulado similar, a área

foliar foi, em média, 65% da referência de 100% da DHp.

Quanto ao índice de área foliar (IAF), a Figura 42 apresenta a evolução deste

indicador durante as quatro épocas de corte, para as oito variedades conduzidas sem restrição

hídrica. Nota-se que aos 106 DAC, época da realização do 1º corte, a variedade V4 foi a que

apresentou o maior valor de IAF (2,6), além do fato de ter sido a única que não apresentou

senescência foliar nesta fase do cultivo. O valor médio de IAF para folhas verdes (IAFfv)

nesta 1ª fase foi de 1,8.

No 2º corte, houve um incremento de 18% no valor médio do IAFfv na comparação

com o corte anterior, que passou a apresentar um índice de 2,13. Nesta fase a variedade V2

exibiu o maior valor de IAF, mantendo-se dessa forma no 3º corte, e ficando atrás apenas da

variedade V3 na quarta e última fase do cultivo.

De modo geral, os maiores valores de IAFfv foram verificados por ocasião do 3º corte,

com média de 3,34 para as oito variedades. Valores similares foram encontrados por Farias et

al. (2007) e Vieira et al. (2014), ambos em experimentos com cana irrigada. No entanto, os

valores obtidos neste estudo foram inferiores aos encontrados por Farias (2008) e Silva et al.

(2012), os quais obtiveram índices de 6,41 e 5,55 m2 m-2, respectivamente.

Com relação aos valores de índice de área foliar total (IAFft) plotados na Figura 42,

estes indicam apenas uma ordem de grandeza do IAF quando aplicado para a área foliar total,

mas não possuem significado prático, tendo em vista que o IAF normalmente é mensurado

como área fotossinteticamente ativa.

129

Figura 42 – Área foliar fotossinteticamente ativa (folhas verdes) e área foliar de folhas secas na

parcela experimental. Índice de Área Foliar (IAF) para as oito variedades estudadas,

submetidas a reposição hídrica de 100%. (IAFfv – folhas verdes; IAFft – folhas totais

(secas + verdes)).

0,0

1,0

2,0

3,0

4,0

5,0

6,0

7,0

8,0

0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0

3,5

4,0

4,5

V1 V2 V3 V4 V5 V6 V7 V8

IAF

(m

m-2

)

Áre

a F

oli

ar (

m²)

1ª Amostragem

Folhas S Folhas V IAF fv IAF ft

0,0

1,0

2,0

3,0

4,0

5,0

6,0

7,0

8,0

0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0

3,5

4,0

4,5

V1 V2 V3 V4 V5 V6 V7 V8

IAF

(m

m-2

)

Áre

a F

oli

ar (

m²)

2ª Amostragem


0,0

1,0

2,0

3,0

4,0

5,0

6,0

7,0

8,0

0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0

3,5

4,0

4,5

V1 V2 V3 V4 V5 V6 V7 V8

IAF

(m

m-2

)

Áre

a F

oli

ar (

m²)

3ª Amostragem


0,0

1,0

2,0

3,0

4,0

5,0

6,0

7,0

8,0

0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0

3,5

4,0

4,5

V1 V2 V3 V4 V5 V6 V7 V8

IAF

(m

m-2

)

Áre

a F

oli

ar (

m²)

4ª Amostragem


130

De acordo com Oliveira et al. (2007), diversas variáveis influenciam o IAF, entre

essas, o número de perfilhos, o número de folhas verdes, o tamanho e a largura destas folhas,

a eficiência fotossintética delas, além da influência dos genótipos e dos fatores ambientais. No

tocante apenas ao número de folhas verdes expandidas (NFVE), nota-se a, partir da Figura 43,

a existência de razoável variabilidade entre as variedades estudadas, com valores oscilando

entre 6,7 e 13,7, para as variedades V1 e V6, respectivamente. O valor médio para essa

variável foi de 8,8.

Figura 43 – Número de folhas verdes (NFVE) expandidas no perfilho amostrado para cada uma das oito

variedades estudadas, sob lâmina de 100% ao longo das quatro épocas de corte

Curiosamente, a variedade V6, a qual apresentou o menor valor de área foliar em três

das quatro fases de cultivo da cana-soca, foi a que apresentou o maior NFVE, certamente por

possuir folhas menores que as demais variedades. Outro aspecto que também merece atenção,

é a ausência de comportamento declinatório para a taxa de emissão foliar observado em

algumas variedades, a exemplo das variedades V1 e V5, que mantiveram praticamente

constante seu NFVE ao longo das etapas de corte. Normalmente, observa-se um

comportamento quadrático para essa variável, conforme observado por Silva et al. (2012);

entretanto, os resultados obtidos nesse estudo sugerem que esse comportamento depende da

variedade, bem como da relação fonte-dreno que é inerente a cada material.

Conforme anteriormente mencionado, o tamanho e largura das folhas também são

variáveis que influenciam no IAF das variedades de cana-de-açúcar. Dessa forma, é de se

esperar que exista variação entre áreas de folhas individuas bem como entre suas dimensões.

Para tanto, a Figura 44 apresenta o fator de forma médio, para as 4 épocas de corte, das oito

variedades estudadas e submetidas a condições de irrigação com lâmina de 100% da DHp.

0

2

4

6

8

10

12

14

16

V1 V2 V3 V4 V5 V6 V7 V8

Nú

mer

o d

e F

olh

as V

erd

es

1ºCorte 2ºCorte 3ºCorte 4ºCorte

131

C x L (cm²) C x L (cm²)

Figura 44 – Fator de forma da folha +3 (média dos quatro cortes), para as oito variedades de cana-de-açúcar

estudadas e submetidas ao tratamento de irrigação com lâmina de 100% da DHp, no ciclo de

cana-soca. Regressões significativas a 5% de probabilidade (teste F)

ŷ = 0,62x

R² = 0,87

0

200

400

600

800

0 500 1000 1500

Áre

a F

oli

ar (

cm²)

V1

ŷ = 0,61x

R² = 0,90

0

200

400

600

800

0 500 1000 1500

Áre

a F

oli

ar c

m²)

V2

ŷ = 0,62x

R² = 0,82

0

200

400

600

800

0 500 1000 1500

Áre

a F

oli

ar (

cm²)

V3

ŷ = 0,62x

R² = 0,89

0

200

400

600

800

0 500 1000 1500

Áre

a F

oli

ar (

cm²)

V4

ŷ = 0,61x

R² = 0,92

0

200

400

600

800

0 500 1000 1500

Áre

a F

oli

ar (

cm²)

V5

ŷ = 0,60x

R² = 0,83

0

200

400

600

800

0 500 1000 1500

Áre

a F

oli

ar (

cm²)

V6

ŷ = 0,66x

R² = 0,92

0

200

400

600

800

0 500 1000 1500

Áre

a F

oli

ar (

cm²)

V7

ŷ = 0,60x

R² = 0,85

0

200

400

600

800

0 500 1000 1500

Áre

a F

oli

ar (

cm²)

V8

132

O fator de forma é um coeficiente normalmente utilizado para estimativa da área foliar

de culturas diversas e é obtido pelo ajuste da regressão linear entre as medidas da área foliar e

o produto do comprimento pela largura das folhas. O coeficiente angular resultante desse

polinômio de primeiro grau quando forçado a passar pela origem é a variável que representa o

fator de forma.

Para a estimativa da área foliar em cana-de-açúcar, a metodologia de Hermann e

Câmara (1999) tem sido bem aceita, e por isso amplamente utilizada em vários estudos que

visam determinar essa variável. Na proposta destes autores, as medidas foliares devem ser

tomadas na folha +3, conforme numeração do sistema de Kuijper, e o fator de forma a ser

utilizado é o 0,75.

Neste estudo, observou-se que os valores do fator de forma variaram entre 0,60 a 0,66,

os quais apresentaram coeficiente de determinação (R2) acima de 0,82, indicando que os

fatores de forma obtidos permitem explicar a maior parte da variabilidade da área foliar. A

variedade V7 foi a que exibiu o maior fator de forma (0,66), sendo também a que apresentou

os maiores valores de área foliar individual. No entanto, todos os valores observados ficaram

abaixo do valor sugerido por Hermann e Câmara (1999).

Diversos autores têm encontrado fatores de forma diferentes do proposto por Hermann

e Câmara (1999), valores estes que variam entre 0,62 (ROBERTSON et al., 1998) até 0,79

(TOLEDO FILHO, 2001). Dessa forma, conforme observações de Simões et al. (2013) e

Ferreira Junior (2014), existem variações no valor do fator de forma entre as variedades de

cana-de-açúcar, portanto, a utilização de fatores específicos pode gerar estimativas de área

foliar mais consistentes.

Por fim, como última variável investigada neste item sobre dinâmica da área foliar,

serão apresentados os resultados para a área foliar específica (AFE), que é um indicador que

permite avaliar se as plantas estão acumulando fotoassimilados em suas folhas ou

translocando-os para outros órgãos. A Figura 45 mostra o comportamento da AFE para as oito

variedades estudadas, submetidas a quatro diferentes condições de disponibilidade hídrica no

solo, para as quatro épocas de corte.

Observa-se que a AFE praticamente não variou entre os tratamentos de lâminas ao

longo dos três primeiros cortes, apresentando maior variação para este fator apenas no 4º

corte. Nesta última fase, os valores de AFE entre lâminas chegaram a dobrar para algumas

variedades, quando se compara o tratamento sem restrição hídrica com os de lâminas

deficitárias. As diferenças visualizadas nestes tratamentos, ocorreram em função do retardo da

senescência foliar promovido pelo tratamento de irrigação com lâmina de 100%.

133

Figura 45 – Área foliar específica (AFE, cm2 g-1) das oito variedades estudadas, submetidas a quatro condições de

disponibilidade hídrica, para as quatro épocas de corte durante o ciclo da cana soca.

0

20

40

60

80

100

120

140

1º Corte 2º Corte 3º Corte 4º Corte

V1

Áre

a F

oli

ar E

spec

ícic

a (c

m2

g -1

)

0

20

40

60

80

100

120

140


V2

Áre

a F

oli

ar E

spec

ífic

a (c

m2

g -1

)

0

20

40

60

80

100

120

140


V3

Áre

a F

oli

ar E

spec

ífic

a (c

m2

g -1

)

0

20

40

60

80

100

120

140


V4

Áre

a F

oli

ar E

spec

ífic

a (c

m2

g -1

)

0

20

40

60

80

100

120

140


V5

Áre

a F

oli

ar E

spec

ífic

a (c

m2

g -1

)

0

20

40

60

80

100

120

140


V6

Áre

a F

oli

ar E

spec

ífic

a (c

m2

g -1

)

0

20

40

60

80

100

120

140


V7

Áre

a F

oli

ar E

spec

ífic

a (c

m2 g

-1)

50 75 100 75*

0

20

40

60

80

100

120

140


V8

Áre

a F

oli

ar E

spec

ífic

a (c

m2 g

-1)

50 75 100 75*

134

Em relação às diferenças entre variedades, notou-se que a V2 e V4 apresentaram os

maiores valores, enquanto a V5 e V6 ficaram com os menores de AFE. As demais exibiram

comportamento intermediário. A média da AFE para o 1º corte foi de 103,0 cm2 g-1 e para o

último corte de 52,0 cm2 g-1, sendo que a magnitude destes valores retrata a forte relação

fonte/dreno existente entre as folhas e o colmo no final do ciclo, o que faz deste último um

importante demandador da energia acumulada nas folhas ao longo da segunda metade do

cultivo. Resultados semelhantes foram observados por Anziliero et al. (2014). No tocante aos

valores de AFE para a 2ª e 3ª etapa de corte, estes foram similares, com 80,0 e 81,0 cm2 g-1,

respectivamente.

De modo geral, este estudo mostrou que os valores de AFE foram decrescendo com o

desenvolvimento da cultura, mostrando que a cana-de-açúcar transloca suas reservas das

folhas para outras partes da planta, principalmente para os colmos, conforme foi verificado

por Machado (1982) e Silva et al. (2005).

4.5 Acúmulo e particionamento da biomassa seca da cana-de-açúcar

De acordo com Tejera et al. (2007), estudos sobre análises do crescimento da cana-de-

açúcar, em termos de produção de biomassa e suas partições, bem como suas dinâmicas,

podem ser de grande importância para melhor entender os mecanismos que promovem o

aumento da eficiência produtiva da cultura em resposta às condições ambientais.

Este tópico apresenta a biomassa total da parte aérea para os dois ciclos de cultivo, e

ainda a evolução no particionamento do fotoassimilado ao longo das quatro épocas de corte

realizadas no ciclo da cana-soca. Especificamente para a 2º fase do cultivo, a biomassa total

da parte aérea (BTPA) foi dividida em cinco componentes, sendo eles: folhas, bainhas,

colmos, desponte e perfilhos improdutivos/mortos; não havendo distinção entre partes verdes

e secas, tendo sido adotada como base de apresentação a matéria seca. Particularmente para o

1º corte, para o qual não houve desponte e perfilhos mortos, serão apresentados apenas as

outras três frações da planta de cana-de-açúcar.

No tocante ao acúmulo de biomassa seca total da parte aérea verificado entre os dois

ciclos, notou-se que não houve diferença estatística entre ambos, sendo o valor médio obtido

para os dois períodos igual a 5954 g m-2, conforme pode ser observado na Tabela 21, a qual

sumariza os resultados de BTPA encontrados para todo o período experimental. Valores

semelhantes aos observados nesta pesquisa também foram encontrados por Inman-Bamber et

al. (2002) e Silva (2009), em estudos conduzidos com cana irrigada, durante o ciclo da cana-

135

soca. Os valores obtidos por ambos oscilaram entre 5000 e 6800 g m-2 em experimentos

realizados com as variedades australianas Q96 e Q117, e a brasileira RB 92579.

Tabela 21 – Análise de variância para a variável Biomassa Total da Parte Aérea (BTPA) de oito cultivares de

cana-de-açúcar, conduzidas sobre diferentes condições de disponibilidade de água no solo, durante

dois ciclos de cultivo (cana-planta e cana-soca).

Fonte de Variação GL SQ QM F

Bloco (B) 2 10972700,18 5486350,09 3,38ns

Ciclo (C) 1 161283,91 161283,91 0,099ns

Resíduo (a) 2 3249491,19 1624745,60 -

Lâmina (L) 3 218528708,66 72842569,55 49,61** 1

C x L 3 10178875,73 3392958,56 2,31ns

Resíduo (b) 12 17619198,48 1468266,54 -

Variedades (V) 7 76373590,44 10910512,92 17,68** 1

C x V 7 87513440,41 12501920,06 20,26** 1

L x V 21 25751359,15 1226255,20 1,98* 1

C x L x V 21 16621461,95 791498,18 1,28ns

Resíduo (c) 112 69107181,99 617028,41 -

CV% (a) Parcela 21,41

CV% (b) Sub-parcela 20,35

CV% (c) Sub-subparcela 13,19

Média Geral 5953,96

GL – Graus de Liberdade; SQ – Soma de Quadrados; QM – Quadrado Médio; CV% - Coeficiente de variação;

** – Significativo ao nível de probabilidade de 1%; * – Significativo ao nível de probabilidade de 5% de

probabilidade; ns – não significativo

No tocante ao efeito das lâminas de irrigação sobre a BTPA, houve efeito significativo

dentro dos ciclos, mostrando haver incremento de biomassa seca a medida em que se aumenta

o volume de água disponibilizado às variedades. O valor médio para a condição de 50% da

DHp foi de 4454 g m-2, o qual representou apenas 60% da BTPA verificada no tratamento sem

restrição hídrica (DHp de 100%), que foi de 7394 g m-2. Quanto aos tratamentos de 75% e

75%*, estes apresentaram rendimentos intermediários, com valores de 6321 e 5646 g m-2,

respectivamente.

Ainda em relação aos rendimentos verificados para os tratamentos de 75% e 75%*,

nota-se que a diferença entre eles foi expressiva, no entanto não era esperada, tendo em vista

que eles receberam volumes de água similares, como pode ser verificado na Tabela 18. A

causa provável para tal comportamento pode ter sido um ajustamento fisiológico

desenvolvido pelas plantas submetidas ao tratamento de lâmina de 75%, que estando

adaptadas a mesma condição hídrico-restritiva ao longo de todo o ciclo de cultivo,

conseguiram ser mais eficientes no uso da água. Por outro lado, as plantas submetidas ao

tratamento de lâmina variável (75%*), as quais receberam lâminas de irrigação cada vez mais

restritivas, não conseguiram se ambientar da mesma forma, o que pode ter promovido a

diferenciação na produtividade da BTPA.

136

No que se refere às variedades, observou-se efeito significativo para esta fonte de

variação, tendo inclusive sido verificado interação entre lâminas e ciclos. Na análise de todo o

período experimental (dois ciclos de cultivo), verificou-se que a variedade V2 foi a mais

produtiva com valor médio de BTPA de 7062 g m-2, valor esse superior em 38% ao

apresentado pela variedade V6, que foi a menos produtiva.

Quanto à influência das lâminas de irrigação sobre as variedades, observou-se que as

variedades V1, V2 e V3 foram as mais produtivas na condição de disponibilidade hídrica mais

restritiva, com valores de BTPA iguais a 5039, 5001 e 4924 g m-2, respectivamente. Esse

mesmo comportamento foi verificado também no tratamento de irrigação sem restrição

hídrica, no qual as três variedades apresentaram produtividade da ordem de 8000 g m-2. De

forma resumida, a Figura 46 apresenta, graficamente, os resultados obtidos pelos três fatores

estudados e que foram anteriormente exibidos na Tabela 21.

Bio

mas

sa s

eca

tota

l d

a p

arte

aér

ea (

g m

-2)

Figura 46 – Biomassa seca total da parte aérea para as oito variedades de cana-de-açúcar, submetidas a quatro

condições de disponibilidade hídrica, ao final dos ciclos da cana-planta e cana-soca

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

9000

10000

V1 V2 V3 V4 V5 V6 V7 V8

L50%

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

9000

10000

V1 V2 V3 V4 V5 V6 V7 V8

L75%

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

9000

10000

V1 V2 V3 V4 V5 V6 V7 V8

L100%

Cana-Planta Cana-Soca

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

9000

10000

V1 V2 V3 V4 V5 V6 V7 V8

L75%*

Cana-Planta Cana-Soca

137

Especificamente para o ciclo da cana-soca, no qual se avaliou a evolução da BTPA ao

longo de quatro épocas de amostragem, observou-se que o efeito do tratamento de irrigação

não foi verificado apenas no 1º corte, sendo três as causas prováveis: (i) o período de 30 dias

após o corte da cana-planta em que foi realizada irrigação sem restrição hídrica em todo

experimento, para que as plantas pudessem se estabelecer; (ii) as temperaturas mais amenas

registradas no mês de corte; e (iii) o elevado coeficiente de variação (36,5%) que pode ter

impossibilitado a “visualização” de diferença estatística. Quanto aos demais cortes, houve

diferenciação entre lâminas, inclusive, com efeito mais pronunciado por ocasião da 3ª

avaliação, época em que o crescimento se deu de forma mais acentuada.

O resumo da ANOVA para as quatro épocas de corte durante o ciclo da cana-soca está

apresentado na Tabela 22, e a aplicação do teste de média de Scott-Knott na Tabela 23.

Tabela 22 – Resumo da análise de variância para a variável Biomassa Total da Parte Aérea (BTPA) de oito

cultivares de cana-de-açúcar, conduzidas sobre diferentes condições de disponibilidade de água no

solo e quatro épocas de corte, durante o ciclo da cana-soca

** – Significativo ao nível de probabilidade de 1%; * – Significativo ao nível de probabilidade de 5% de

probabilidade; ns – não significativo; CV(%) – Coeficiente de Variação

Tabela 23 – Teste de média para a variável Biomassa Total da Parte Aérea (BTPA) de oito cultivares de cana-de-

açúcar, conduzidas sobre diferentes condições de disponibilidade de água no solo e quatro épocas de

corte, durante o ciclo da cana-soca

1º CORTE 2º CORTE 3º CORTE 4º CORTE

Lâmina BTPA Lâmina BTPA Lâmina BTPA Lâmina BTPA

50% 651,19 a 50% 1683,14 b 50% 2989,40 d 50% 4718,18 b

100% 762,79 a 75% 2187,93 b 75%* 4016,02 c 75%* 5593,02 b

75% 793,16 a 75%* 2744,49 a 75% 4530,90 b 75% 6536,80 a

75%* 926,68 a 100% 3116,98 a 100% 5452,27 a 100% 7083,80 a

Variedade BTPA Variedade BTPA Variedade BTPA Variedade BTPA

7 575,11 b 7 2032,04 a 7 3203,74 d 7 4436,06 c

5 672,04 b 4 2261,24 a 6 3814,93 c 6 4984,94 c

8 711,21 b 8 2414,20 a 4 3967,60 c 4 5639,58 b

4 773,68 a 6 2462,13 a 1 4030,03 c 1 5695,62 b

2 816,29 a 2 2489,74 a 5 4312,03 b 5 6008,87 b

3 861,33 a 5 2522,16 a 8 4727,06 a 8 6547,33 a

6 883,48 a 1 2604,61 a 3 4884,20 a 3 7094,61 a

1 974,50 a 3 2678,96 a 2 5037,59 a 2 7456,58 a

Variedades e lâminas identificadas com letras distintas diferem entre si ao nível de 5% de probabilidade pelo

teste de Scott-Knott

Fonte de Variação

Biomassa Seca Total da Parte Aérea (4 épocas de corte) 1º Corte 2º Corte 3º Corte 4º Corte

Valores de F

Parcela Blocos (B) 1,345ns 0,049ns 1,543ns 0,377ns

Lâminas (L) 3,775ns 16,189* 39,418** 13,487*

Sub-parcela Variedades (V) 6,440** 1,241ns 20,659** 14,366**

(V) x (L) 1,180ns 0,752ns 1,908* 1,566ns

CV(%) Parcela 36,47 31,48 18,88 23,28

Sub-parcela 22,31 26,13 11,07 15,62

Média geral 783,46 2433,13 4247,15 5982,94

138

Para os cortes em que houve diferença estatística, os valores de BTPA obedeceram, de

modo geral, a seguinte sequência decrescente: L100>L75>L75*>L50. A exceção ficou por

conta do 2º corte, o qual apresentou uma inversão entre as lâminas de 75% e 75%*; isso

provavelmente ocorreu porque a lâmina de 75%* só passou a ser igual a L50 depois de

realizado o 2º corte; esse procedimento fez parte do manejo adotado com a finalidade de

igualar os volumes aplicados para as lâminas de 75%* (L125) e 75%, conforme já detalhado

na metodologia.

Em relação ao comportamento das variedades, verificou-se que a variedade V2 foi a

mais produtiva, desempenho esse que já havia sido constatado na análise conjunta dos dois

ciclos de cultivo. No entanto, percebe-se que as maiores produções durante o cultivo da soca

só foram verificadas a partir do 3º corte; no 1° e 2º cortes, as maiores produtividades foram

das variedades V1 e V3, respectivamente. Quanto à variedade menos produtiva, observou-se

que essa posição coube a V7, a qual apresentou os menores rendimentos ao longo das quatro

épocas de amostragem. Vale ressaltar que, na análise dos dois ciclos de cultivo, a variedade

V6 foi a que apresentou as menores produções.

No que se refere ao efeito da interação entre lâminas e variedades observado no 3º

corte, o qual é apresentado nos desdobramentos constantes na Tabela 24; nota-se que a

variedade V2 poderia ser irrigada com uma lâmina 25% menor do que a demanda potencial da

cultivar, e ainda assim produziria de forma satisfatória, tendo em vista que não houve

diferença estatística para essa variedade entre as L100 e L75. Este mesmo comportamento

também foi observado durante o 4º e último corte do cultivo.

Tabela 24 – Desdobramento da interação Lâmina x Variedade para a variável Biomassa Total da Parte Aérea

(BTPA) durante a 3ª época de amostragem no ciclo da cana-soca

LÂMINA VARIEDADES

V1 V2 V3 V4 V5 V6 V7 V8

50% 2774,1bC 3484,8aC 3306,7aC 2548,5bC 3183,0aB 2681,3bC 2184,5bB 3752,2aB

75%* 4373,4aB 4330,6aB 4674,5aB 3740,1bB 3576,9bB 3706,4bB 3367,1bA 4359,2aB

75% 3957,4cB 6091,5aA 5179,6bB 3997,1cB 4905,3bA 3770,0cB 3313,2cA 5033,2bA

100% 5015,2bA 6243,5aA 6375,9aA 5584,8aA 5582,9aA 5101,9bA 3950,2cA 5763,7aA

Variedades identificadas com letras minúsculas distintas dentro da mesma lâmina e lâminas identificadas com

letras maiúsculas distintas para a mesma variedade diferem entre si ao nível de 5% de probabilidade pelo teste

de Scott-Knott.

A exemplo do que foi apresentado na análise conjunta dos dois ciclos de cultivo,

adotou-se também para o ciclo da cana-soca a representação gráfica da dinâmica da BTPA, a

qual é demonstrada na Figura 47 e tem como objetivo complementar as informações

constantes nas Tabelas 21, 22 e 23.

139

B

iom

assa

sec

a to

tal

da

par

te a

érea

(g

m-2

)

Figura 47 – Biomassa seca total da parte aérea para as oito variedades de cana-de-açúcar, submetidas a

quatro diferentes condições de disponibilidade hídrica ao longo do ciclo da cana-soca

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

9000

10000

0 1 2 3 4 5

V1

4ª C3ª C1ª C 2ª C

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

9000

10000

0 1 2 3 4 5

V2


0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

9000

10000

0 1 2 3 4 5

V3


0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

9000

10000

0 1 2 3 4 5

V4


0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

9000

10000

0 1 2 3 4 5

V5

2ª C1ª C 4ª C3ª C

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

9000

10000

0 1 2 3 4 5

V6

4ª C3ª C2ª C1ª C

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

9000

10000

0 1 2 3 4 5

V7

50% 75% 100% 75*%


0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

9000

10000

0 1 2 3 4 5

V8

50% 75% 100% 75*%


140

Com relação ao particionamento da BTPA nas quatro épocas de amostragem

realizadas durante o ciclo da cana-soca, as Figuras 48, 49, 50 e 51 apresentam as proporções

dos componentes da planta para as oito variedades de cana-de-açúcar submetidas a quatro

condições de disponibilidade hídrica.

Figura 48 – Particionamento da biomassa seca total da parte área de oito variedades de cana-de-açúcar em

função das diferentes condições de disponibilidade hídrica adotadas, colheita realizada aos 106

DAC (1ª Amostragem)

No 1º corte, observou-se uma maior alocação da matéria seca para as folhas, as quais

receberam cerca de 48% de todo fotoassimilado produzido até os 106 dias após o corte da

cana-planta; as bainhas e hastes/colmos receberam 29 e 22%, respectivamente. Segundo

Machado et al. (1983), a intensidade de crescimento foliar na fase inicial de desenvolvimento

da cana-de-açúcar é o fator mais importante na biomassa acumulada, tendo, portanto,

preferência na partição da matéria seca da parte área em relação aos colmos.

0,0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

V1 V2 V3 V4 V5 V6 V7 V8

Pro

porç

ão

FOLHA

50% 75% 100% 75%*

0,0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

V1 V2 V3 V4 V5 V6 V7 V8

Pro

porç

ão

BAINHA

50% 75% 100% 75%*

0,0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

V1 V2 V3 V4 V5 V6 V7 V8

Pro

poçã

o

COLMO

50% 75% 100% 75%*

141

O mesmo autor, estudando a matéria seca acumulada nas folhas das variedades NA

56-79 e CB 41-14, relatou acúmulo até os 100 dias após o plantio, superior a 70% da matéria

seca da planta nesta partição. Neste estudo, a variedade 7 foi a que mais se aproximou dos

resultados verificados por Machado (1982), com as proporções de folhas em relação a

biomassa acumulada até os 106 dias superior às demais variedades em todas condições de

disponibilidade hídrica (61%), como pode ser observado na Figura 48; condição contrária foi

verificada para a variedade 6.

Na análise entre lâminas, ainda para a fração correspondente as folhas, e adotando o

tratamento de 100% como sendo o que representa o particionamento potencial das variedades

para aquela idade, observou-se que a lâmina mais restritiva (50%) apresentou uma proporção

idêntica à da referência, ficando os demais tratamentos com proporções 9 e 11% menores

quando comparados com o padrão adotado (L100). Essa baixa variabilidade observada para o

efeito da lâmina, já foi inferida anteriormente no texto e, provavelmente, é função do período

de estabelecimento da cultura logo após a colheita da cana-planta, das temperaturas mais

amenas verificadas por ocasião da 1ª amostragem e, ainda, em razão do elevado coeficiente de

variação verificado nesta fase.

A partir do 2º corte, houve a inclusão de mais dois componentes da planta como

representante da BTPA, o desponte e os perfilhos improdutivos/mortos, os quais apresentaram

proporções médias de 18 e 11%, respectivamente. No tocante a fração correspondente às

folhas, observou-se queda expressiva no 2º corte em relação ao corte anterior, com média

geral de 0,15 (15%) para essa componente. Por outro lado, a representatividade do colmo

elevou-se de forma igualmente significativa, saindo dos 0,22 observados no 1º corte e

alcançando valores da ordem de 0,45. Resultados similares foram encontrados por Silva

(2009) aos 180 dias de cultivo da variedade RB92579 conduzida sob irrigação. Entre as

variedades, o comportamento da V6 e V7 manteve-se o mesmo, a primeira com a maior

proporção na componente colmo, e a segunda na fração folha.

No que se refere ao efeito das lâminas de irrigação sobre as cinco frações estudadas,

observou-se que as plantas submetidas ao tratamento sem restrição hídrica apresentaram as

maiores proporções para a fração do colmo, no entanto, verificou-se comportamento inverso

para os demais componentes da planta. Provavelmente, isso ocorreu em função da forte

relação fonte/dreno existente entre o colmo e as demais frações da planta, sendo esta

maximizada na inexistência de limitação hídrica.

142

Figura 49 – Particionamento da biomassa seca total da parte área de oito variedades de cana-de-açúcar em

função das diferentes condições de disponibilidade hídrica adotadas, colheita realizada aos 205

DAC (2ª Amostragem)

0,0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

V1 V2 V3 V4 V5 V6 V7 V8

Pro

porç

ão

FOLHA

50% 75% 100% 75%*

0,0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

V1 V2 V3 V4 V5 V6 V7 V8

Pro

porç

ão

BAINHA

50% 75% 100% 75%*

0,0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

V1 V2 V3 V4 V5 V6 V7 V8

Pro

porç

ão

COLMO

50% 75% 100% 75%*

0,0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

V1 V2 V3 V4 V5 V6 V7 V8

Pro

porç

ão

DESPONTE

50% 75% 100% 75%*

0,0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

V1 V2 V3 V4 V5 V6 V7 V8

Pro

porç

ão

PERFILHO MORTO

50% 75% 100% 75%*

143

Para o 3º e 4º cortes, observou-se redução gradativa na biomassa das frações bainhas,

desponte e perfilhos mortos, que, por sua vez, foram realocadas nas componentes folhas e

colmo. Especificamente em relação às folhas, notou-se que no quarto e último corte houve

aumento na proporção de biomassa direcionada passa essa componente em relação aos cortes

anteriores, onde havia sido verificado um gradiente decrescente. Comportamento semelhante

foi encontrado por Inman-Bamber et al. (2002), quando estes estudavam o particionamento da

biomassa em cultivares australianas e sul-africanas. Para as variedades N16 e NCo376, ambas

conduzidas em condições de sequeiro, os autores encontraram frações para a componente

trash de 0,31 e 0,36, respectivamente. Na literatura internacional, esse termo é

frequentemente aplicado à soma das folhas e bainhas mortas, e para esta fração da biomassa

seca, foi estabelecida relações com os resultados obtidos neste estudo.

No tocante ao efeito das lâminas de irrigação sobre a distribuição da biomassa seca nas

cinco frações da planta de cana-de-açúcar estudadas, ainda para as duas últimas épocas de

amostragem, notou-se que não houve variabilidade acentuada; no entanto, o tratamento de

irrigação sem restrição hídrica foi o que apresentou as menores proporções na componente

folhas, que por sua vez favoreceu a fração dos colmos, que teve sua proporção aumentada.

Essa relação preferencial se torna mais intensa na fase final do ciclo da cana, em decorrência

do processo de maturação, o que sustenta a condição de forte dreno atribuída aos colmos

(MARCELIS, 1996; McCORMICK et al., 2009).

Especificamente em relação aos colmos, que é o principal componente da planta de

cana-de-açúcar, os valores verificados para esta fração foram em média de 0,53, que pode ser

considerado baixo quando se compara com resultados frequentemente apresentados na

literatura (ROBERTSON, et al., 1996; INMAN-BAMBER et al., 2002; SILVA, 2009). Em

uma revisão realizada por Singels et al. (2005), estes autores identificaram grande

variabilidade para esta componente, com valores oscilando entre 0,59 a 0,91. Ainda segundo

eles, a discrepância nos resultados obtidos se deve a diferentes métodos de medidas e

determinações de biomassa.

Para o presente estudo, não está claro o que pode ter promovido o menor

fracionamento para esta componente, no entanto, suspeita-se que o método de irrigação

adotado possa ter sido o promotor de tal comportamento. A hipótese é a de que a elevada

frequência de irrigação praticada possa ter permitido um maior desenvolvimento das

estruturas vegetativas, que por sua vez passaram a atuar como drenos, não permitindo que os

colmos atingissem proporções maiores, na comparação com as auferidas em outros trabalhos.

144

Figura 50 – Particionamento da biomassa seca de plantas de oito variedades de cana-de-açúcar em função das

diferentes condições de disponibilidade hídrica adotadas, colheita realizada aos 288 DAC (3ª

Amostragem)

0,0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

V1 V2 V3 V4 V5 V6 V7 V8

Pro

porç

ão

FOLHA

50% 75% 100% 75%*

0,0

0,1

0,2

0,3

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0,5

0,6

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V1 V2 V3 V4 V5 V6 V7 V8

Pro

porç

ão

BAINHA

50% 75% 100% 75%*

0,0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

V1 V2 V3 V4 V5 V6 V7 V8

Pro

porç

ão

COLMO

50% 75% 100% 75%*

0,0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

V1 V2 V3 V4 V5 V6 V7 V8

Pro

porç

ão

DESPONTE

50% 75% 100% 75%*

0,0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

V1 V2 V3 V4 V5 V6 V7 V8

Pro

porç

ão

PERFILHO MORTO

50% 75% 100% 75%*

145

Figura 51 – Particionamento da biomassa seca de plantas de oito variedades de cana-de-açúcar em função

das diferentes condições de disponibilidade hídrica adotadas, colheita realizada aos 376 DAC

(4ª Amostragem)

0,0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

V1 V2 V3 V4 V5 V6 V7 V8

FOLHA

50% 75% 100% 75%*

0,0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

V1 V2 V3 V4 V5 V6 V7 V8

BAINHA

50% 75% 100% 75%*

0,0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

V1 V2 V3 V4 V5 V6 V7 V8

COLMO

50% 75% 100% 75%*

0,0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

V1 V2 V3 V4 V5 V6 V7 V8

DESPONTE

50% 75% 100% 75%*

0,0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

V1 V2 V3 V4 V5 V6 V7 V8

PERFILHO MORTO

50% 75% 100% 75%*

146

Na Figura 52, são apresentadas as proporções de colmos e palha (folhas + bainhas +

desponte + perfilhos mortos) observadas nos ciclos da cana-planta e cana-soca.

Especificamente para a fração dos colmos sob tratamento de irrigação sem restrição hídrica,

nota-se que os valores entre os dois períodos de cultivo diferem pouco, com o 1º ciclo

apresentando uma média para esta componente de 63% e o segundo de 56%. A diferença

entre ambos provavelmente ocorreu, em função das proporções observadas nos dois ciclos

para a fração perfilhos mortos (1º ciclo – 2% e 2º ciclo – 9%); a maior quantidade de

biomassa seca retida nessa componente durante a cana-soca supostamente inibiu maiores

ganhos no colmo para esse mesmo ciclo.

Figura 52 – Frações da biomassa da parte aérea total para os dois ciclos de cultivo (cana-planta e cana-soca)

particionada em colmos e palha (folhas + bainhas + desponte + perfilhos mortos), para as oito

variedades estudadas e submetidas ao tratamento de lâmina de irrigação de 100%

Uma outra abordagem para a representação da dinâmica do particionamento da BTPA

é apresentada na Figura 53. Nessa, é desconsiderada a contribuição advinda dos perfilhos

mortos, e leva-se em consideração apenas a biomassa dos perfilhos industrializáveis em

condições potenciais, no que se refere à disponibilidade hídrica. Quanto a componente

desponte, considerou-se o seu fracionamento em bainha, folhas e colmo, as quais foram

redistribuídas para as demais estruturas da planta.

A partir da análise desta forma alternativa de apresentação, nota-se que o

comportamento das variedades quanto à alocação da biomassa no decorrer do ciclo, não é

uniforme, demonstrando haver diferenças, mesmo que sutis. Como exemplo, pode-se citar as

diferenças observadas entre as variedades V6 e V7; a primeira com um particionamento

preferencial para os colmos, enquanto a segunda priorizou as folhas. Esse tipo de informação

é particularmente importante em pesquisas com modelos de simulação do crescimento de

culturas, os quais visam à determinação de equações matemáticas que predigam com razoável

precisão a quantidade de fotoassimilado acumulado e como se dá o seu particionamento.

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

PLANTA SOCA PLANTA SOCA PLANTA SOCA PLANTA SOCA PLANTA SOCA PLANTA SOCA PLANTA SOCA PLANTA SOCA

V1 V2 V3 V4 V5 V6 V7 V8

Pro

po

rção

da

bio

mas

sa s

eca

tota

l

COLMO PALHA

147

F

raçã

o d

a b

iom

assa

sec

a to

tal

Figura 53 – Frações da biomassa da parte aérea particionada em folhas, bainhas e colmos, para as oito

variedades estudadas e submetidas ao tratamento de lâmina de irrigação de 100% (cana soca)

0,0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0 1 2 3 4 5

V1

0,0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0 1 2 3 4 5

V2

0,0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0 1 2 3 4 5

V3

0,0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0 1 2 3 4 5

V4

0,0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0 1 2 3 4 5

V5

0,0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0 1 2 3 4 5

V6

0,0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0 1 2 3 4 5

V7

FOLHAS BAINHAS COLMO


0,0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0 1 2 3 4 5

V8

FOLHAS BAINHAS COLMO


148

4.6 Índices tecnológicos e rendimento industrial da cana-de-açúcar

Dentre as muitas variáveis de ordem tecnológica e de rendimento industrial obtidas

nos dois ciclos de cultivo da cana-de-açúcar, neste tópico serão apresentadas apenas cinco,

por entender que estas são as mais importantes no que concerne o objetivo principal deste

estudo. Desta forma, a análise se dará com os parâmetros de qualidade do colmo: brix do

caldo, porcentagem de fibra e ATR, e também com os indicadores de rendimento: TCH e

RBA. Informações adicionais para as demais variáveis estudadas poderão ser obtidas em

Barbosa (2015), especificamente para o ciclo da cana-planta.

A partir dos resultados da análise de variância apresentados na Tabela 25, nota-se que

não houve interação apenas para a porcentagem de fibra no colmo, ficando as demais

variáveis com interações em ao menos uma das quatro combinações testadas (C x L, C x V, L

x V e C x L x V). Especificamente para as ocorrências de interações com o fator Ciclo, não

serão realizados desdobramentos, tendo em vista que este é um fator independente, sobre o

qual não se verifica controle; desta forma, serão apenas tecidos comentários acerca do

comportamento do fator analisado entre os dois ciclos estudados.

Tabela 25 – Resumo da análise de variância para as variáveis Brix, ATR, Fibra, TCH e RBA de oito cultivares

de cana-de-açúcar, conduzidas sobre diferentes condições de disponibilidade de água no solo,

durante os dois ciclos de cultivo (cana-planta e cana-soca)

Fonte de Variação

Índices tecnológicos e de rendimento da cana-de-açúcar

Brix ATR Fibra TCH RBA

F

Parcela Blocos (B) 13,129ns 1,068ns 21,855ns 19,966ns 2,737ns

Ciclos (C) 57,891* 48,565* 207,584* 87,607* 0,301ns

Sub-parcela Lâminas (L) 0,923ns 0,625ns 0,904* 29,944** 43,774**

C x L 0,485ns 0,107ns 0,468ns 0,582ns 1,458ns

Sub-

subparcela

Variedades (V) 22,755** 17,284** 24,734** 21,659** 19,272**

C x V 8,367** 4,780** 10,510ns 15,033** 19,475**

L x V 2,080** 1,132ns 2,140ns 1,665* 2,049**

C x L x V 2,315** 1,405ns 2,375ns 1,215ns 1,427ns

CV(%)

Parcela 23,78 18,00 13,63 3,17 12,01 Sub-parcela 25,65 18,49 6,27 6,02 8,36 Sub-subparcela 10,88 8,84 7,22 2,81 5,47

Média Geral 16,31 112,52 10,72 160,53 17,79

ATR – Açúcar Total Recuperável; TCH – Toneladas de Colmo por Hectare; RBA – Rendimento Bruto de

Açúcar; ** – Significativo ao nível de probabilidade de 1%; * – Significativo ao nível de probabilidade de 5%;

ns – não significativo; CV(%) – Coeficiente de Variação

149

4.6.1 Brix do caldo

O valor médio do brix do caldo para todo período experimental foi igual a 16,31 °Brix,

com os valores médios obtidos no ciclo da cana-soca apresentando-se maiores do que os

verificados no primeiro ciclo de cultivo (cana-planta: 15,28 e cana-soca: 17,36). Estes valores,

apesar de menores do que os 18% considerados como ideais para a industrialização (Brieger,

1968), estão coerentes com os valores de brix obtidos em colheitas realizadas em períodos

quentes do ano, tendo em vista que as elevadas temperaturas reinantes nos meses que

antecederam as colheitas deste experimento não favorecem o acúmulo de açúcares nos

colmos.

A Figura 54 apresenta os valores médios de brix encontrados para cada uma das

variedades estudadas, em seus respectivos ciclos de cultivo e lâminas de irrigação.

Figura 54 – Valores de brix do caldo para as 8 variedades de cana-de-açúcar sob quatro condições de

disponibilidade hídrica no solo durante os ciclos da cana-planta e cana-soca

Para o efeito das lâminas de irrigação e variedades, ambos apresentaram diferenças

significativas (p<0,01), inclusive com presença de interação. Os resultados para o

desdobramento na interação L x V estão apresentados na Figura 55.

0

5

10

15

20

V1 V2 V3 V4 V5 V6 V7 V8

Bri

x d

o c

ald

o (

%)

L50

Planta Soca

0

5

10

15

20

V1 V2 V3 V4 V5 V6 V7 V8

Bri

x d

o c

ald

o (

%)

L75

Planta Soca

0

5

10

15

20

V1 V2 V3 V4 V5 V6 V7 V8

Bri

x d

o c

ald

o (

%)

L100

Planta Soca

0

5

10

15

20

V1 V2 V3 V4 V5 V6 V7 V8

Bri

x d

o c

ald

o (

%)

L75*

Planta Soca

150

Figura 55 – Médias dos valores de brix do caldo para os dois ciclos de cultivo das 8 variedades estudadas

dentro de cada tratamento de lâmina. Variedades identificadas com letras minúsculas distintas

dentro da mesma lâmina e lâminas identificadas com letras maiúsculas distintas para a mesma

variedade diferem entre si a um nível de 5% de probabilidade pelo teste de Scott Knott

No tocante ao efeito das lâminas, nota-se que apenas as variedades V2 e V5

apresentaram diferenças significativas, demonstrando o baixo efeito do fator lâmina sobre a

porcentagem de sólidos solúveis (brix), especificamente para as condições estudadas nesta

pesquisa. Comportamentos similares foram obtidos por Moura et al. (2014), em estudos com a

variedade RB 85-5453 submetida a cinco diferentes lâminas de irrigação. No entanto, o que se

esperava, era um efeito benéfico da restrição hídrica sobre os valores de brix, tendo em vista o

maior acúmulo de açúcares nas células do tecido parenquimoso dos colmos promovido por

este tipo de estresse. Por outro lado, conforme já foi citado anteriormente, acredita-se que as

plantas não estivessem fenologicamente prontas, o que pode explicar os menores valores de

brix identificados neste estudo.

Quanto ao favor Variedades, observou-se que as cultivares V6 e V7 foram as que

apresentaram os maiores valores de brix, independentemente da disponibilidade hídrica

testada. A média destas duas variedades foi igual a 17,36 ºBrix, superando em 17% a V8,

variedade com as menores porcentagens de sólidos solúveis.

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

V1 V2 V3 V4 V5 V6 V7 V8 V1 V2 V3 V4 V5 V6 V7 V8 V1 V2 V3 V4 V5 V6 V7 V8 V1 V2 V3 V4 V5 V6 V7 V8

L50 L75 L100 L75*

Bri

x d

o c

ald

o (

%)

aAaB

bA bAbB

aAaA

cA

aA aB

bAbAbB

aA aA

bA

bAbBbAbA

aAaA

aA

bA

cA

aA

bA bAcB

aA

bA

cA

151

4.6.2 Açúcar Total Recuperável – ATR

Os resultados obtidos para a produção de ATR, principal unidade de medida da

qualidade industrial da cana-de-açúcar, indicam que houve efeito significativo (p<0,05) entre

os ciclos da cana-planta e cana-soca, com a diferença entre eles alcançando a marca dos 20 kg

t-1 (Figura 56). A produção média do primeiro ciclo foi de 102,33 kg t-1 e para o 2º de 122,70

kg t-1.

Figura 56 – Valores de Açúcares Totais Recuperáveis (ATR) para as 8 variedades de cana-de-açúcar sob

quatro condições de disponibilidade hídrica no solo durante os ciclos da cana-planta e cana-

soca

Apesar da produção no ciclo da soca ter aumentado de forma significativa, com

incremento da ordem de 20%, este valor ainda está aquém dos 138,8 kg t-1 verificados na

safra 2014/2015 para o estado São Paulo (CONAB, 2015), para o qual predomina cultivos de

sequeiro. No entanto, resultados obtidos por Cardozo (2012), em seu estudo sobre

modelagem da maturação da cana, sugerem que a época de colheita da cana-de-açúcar

influencia de forma bastante significativa no rendimento da cultura, com variações do ATR de

até 100%, quando se realiza a colheita em épocas mais apropriadas. Este mesmo autor

verificou rendimento médio de 78 kg t-1 para o mês de março e de 157,8 kg t-1 sete meses

0

20

40

60

80

100

120

140

V1 V2 V3 V4 V5 V6 V7 V8

AT

R (

kg t

-1)

L50

Planta Soca

0

20

40

60

80

100

120

140

V1 V2 V3 V4 V5 V6 V7 V8

AT

R (

kg t

-1)

L75

Planta Soca

0

20

40

60

80

100

120

140

V1 V2 V3 V4 V5 V6 V7 V8

AT

R (

kg t

-1)

L100

Planta Soca

0

20

40

60

80

100

120

140

V1 V2 V3 V4 V5 V6 V7 V8

AT

R (

kg t

-1)

L75*

Planta Soca

152

depois (outubro). Dessa forma, os resultados obtidos neste estudo poderiam ser maiores caso a

colheita fosse realizada em uma data posterior, conforme foi relatado por Barbosa (2015).

Em relação ao fator lâmina de irrigação, verificou-se que as diferentes condições de

disponibilidade hídrica impostas, não influenciaram a variável ATR. No entanto, para o fator

Variedades, houve diferenças significativas (p<0,01), com a variedade V6 auferindo os

maiores rendimentos (125,9 kg t-1), conforme é apresentado na Figura 57. Com os menores

rendimentos, a exemplo do que foi observado durante a análise da variável brix, ficou a

variedade V8, que exibiu produções de ATR da ordem de 98,9 kg t-1.

Figura 57 – Rendimento de Açúcares Totais Recuperáveis (ATR) para as oito variedades estudadas nos dois

ciclos de cultivo. Ciclos identificados com letras minúsculas distintas dentro da mesma variedade

e variedades identificadas com letras maiúsculas distintas diferem entre si a um nível de 5% de

probabilidade pelo teste de Scott Knott

4.6.3 Porcentagem de fibra da cana-de-açúcar

A fibra é definida como o conjunto de substâncias insolúveis em água, constituída,

principalmente, de celulose, hemicelulose e lignina, sendo considerada um parâmetro

importante, por envolver a sustentação da planta e também por dificultar a extração do caldo

na usina (MARQUES, 2001). No que diz respeito aos usos da fibra após prensagem, tem-se

dispensado atenção especial para as aplicações na cogeração e também como valorosa

matéria-prima nas pesquisas com etanol de 2ª geração.

Os teores de fibra encontrados nesta pesquisa diferiram estatisticamente (p<0,05) nos

dois ciclos de cultivo, com os valores médios obtidos para a cana-planta e cana-soca iguais a

0

20

40

60

80

100

120

140

V1 V2 V3 V4 V5 V6 V7 V8

AT

R (

kg t

-1)

Planta Soca

b

a

b

a

b

aa

b

a

b

a

ba

b a

b

A BB

B

CC

C D

153

9,88 e 11,57%, respectivamente. Leal (2012), em seu estudo com 24 variedades de cana-de-

açúcar conduzidas durante três ciclos, não observou tendência clara de aumento ou redução da

porcentagem de fibra ao longo dos anos, tendo registrado valores médios de 11,27, 9,32 e

10,12%, para o 1º, 2º e 3º ciclo, respectivamente. Esses resultados sugerem que vários são os

fatores que podem influenciar essa variável, os quais envolvem condições meteorológicas,

umidade e fertilidade do solo, época de corte, método de determinação e ainda característica

varietal, conforme sugerido por Fernandes (2003). No entanto, como apenas as condições

meteorológicas e varietal não foram controladas neste estudo, isso faz delas as fontes de

incerteza desta variável, especificamente para as condições deste estudo.

No que se refere ao efeito das lâminas sobre a porcentagem de fibra, notou-se que

apenas a condição mais restritiva (L50) diferiu das demais, com média de 10,42% (Figura 58).

Resultados diferentes dos verificados neste estudo foram obtidos por Carvalho et al. (2009) e

Dalri et al. (2008), que não observaram diferença estatística para os teores de fibra das

variedades SP 791011 e RB 75454, ambas submetidas a quatro diferentes lâminas de

irrigação. Entretanto, apesar do presente estudo ter demonstrado haver efeito significativo

entre lâminas, observou-se que a diferença entre elas foi de apenas 4%, o que demonstra a

baixa sensibilidade dos teores de fibra a disponibilidade hídrica.

Figura 58 – Médias do percentual de fibras para as 8 variedades estudadas nos dois ciclos de cultivo. Ciclos

identificados com letras minúsculas distintas dentro da mesma lâmina e lâminas identificadas

com letras maiúsculas distintas diferem entre si a um nível de 5% de probabilidade pelo teste de

Scott Knott

Com relação as diferenças varietais, estas foram significativas (p<0,01), inclusive com

a formação de três grupos de diferenciação (Figura 59). As variedades V1, V3, V5 e V6,

0

2

4

6

8

10

12

14

L50 L75 L100 L75*

Fib

ras

(%)

Planta Soca

a

b

a

b

a

b

a

b

A A A

B

154

formaram o grupo com os maiores teores de fibra, com média de 11,22%. As variedades V2,

V4 e V7 com média de 10,41%, foram as representantes do grupo intermediário, e a V8,

isolada, foi a que apresentou o menor percentual de fibra (9,60%).

Os valores apresentados pelas oito variedades, não excedem o limite de 12,5% que é o

recomendado para a manutenção energética das indústrias que processam a cana-de-açúcar

(OLIVEIRA et al, 2009); isso é importante, por que segundo Castro e Kluge (2001), caso o

teor de fibra nos colmos exceda 12,5%, ele poderá se tornar um fator antieconômico no

processo industrial em plantas de usinas tradicionais, tendo em vista que as moedas destes

estabelecimentos estão reguladas para níveis máximos de fibra desta ordem. Ainda de acordo

com os autores, a cada acréscimo de 0,5% de fibra, ocorre redução de 10 a 20% no

rendimento da moagem.

Figura 59 – Médias do percentual de fibras para as oito variedades estudadas nos dois ciclos de cultivo. Ciclos

identificados com letras minúsculas distintas dentro da mesma variedade e variedades

identificadas com letras maiúsculas distintas diferem entre si a um nível de 5% de probabilidade

pelo teste de Scott Knott

4.6.4 Toneladas de Colmos por Hectare – TCH

A produtividade média de colmos (TCH) obtida nesta pesquisa foi de 160,53 t ha-1,

sendo esse valor resultado de estimativa realizada a partir da extrapolação da área útil

ocupada pela parcela, que foi igual a 0,62 m2.

Em relação as médias entre ciclos, observou-se efeito significativo (p<0,05) entre os

cultivos, com a cana-planta produzindo 22% a mais que a cana-soca (Figura 60). No tocante a

esse comportamento, não se sabe ao certo, se a baixa qualidade da água de irrigação,

0

2

4

6

8

10

12

14

V1 V2 V3 V4 V5 V6 V7 V8

Fib

ras

(%)

Planta Soca

a

b

a

b

a

b

a

b

a

b a

b

a a

b

b

AA A A

BB B C

155

identificada no terço final do ciclo da cana-soca, influenciou de forma negativa os

rendimentos obtidos para aquele ciclo. No entanto, apesar da maioria das variedades ter

apresentado produções menores, a variedade V3 apresentou incremento de 6% em sua

produção na comparação com o ciclo da cana-planta. Esse resultado pode ter sido provocado

por uma maior tolerância a sais dessa variedade ou simplesmente uma resposta diferente à

variação ambiental, tendo em vista que nos estudos de Leal (2012) e Silva et al. (2014),

ambos trabalhando com essa mesma cultivar, eles observaram comportamentos distintos para

a variedade V3, no 1º e 2º ciclo de cultivo. Outro resultado que ajuda a refutar a hipótese de

influência da salinidade, foi o encontrado nos ensaios realizados por Willadino et al. (2011),

com duas variedades de cana-de-açúcar submetidas a estresse salino, onde os autores

identificaram maior sensibilidade (menor tolerância) da variedade V3.

Figura 60 – Valores de Toneladas de Colmos por Hectare (TCH) para as 8 variedades de cana-de-açúcar sob

quatro condições de disponibilidade hídrica no solo durante os ciclos da cana-planta e cana-soca

No tocante aos fatores Lâminas e Variedades, houve efeito significativo entre ambos

(P<0,05), sendo o desdobramento apresentado na Figura 61.

0

50

100

150

200

250

300

V1 V2 V3 V4 V5 V6 V7 V8

TC

H (

t h

a-1)

L50

Planta Soca

0

50

100

150

200

250

300

V1 V2 V3 V4 V5 V6 V7 V8

TC

H (

t h

a-1)

L75

Planta Soca

0

50

100

150

200

250

300

V1 V2 V3 V4 V5 V6 V7 V8

TC

H (

t h

a-1)

L100

Planta Soca

0

50

100

150

200

250

300

V1 V2 V3 V4 V5 V6 V7 V8

TC

H (

t h

a-1)

L75*

Planta Soca

156

De modo geral, notou-se que o rendimento de colmos aumentou de forma

proporcional ao volume de água disponibilizado às plantas, com o tratamento L100

apresentando as maiores produções, média de 208 t ha-1, e o L50 as menores (119 t ha-1).

Figura 61 – Médias dos valores de Toneladas de Colmos por Hectare (TCH) para os dois ciclos de cultivo das

8 variedades estudadas dentro de cada tratamento de lâmina. Variedades identificadas com letras

minúsculas distintas dentro da mesma lâmina e lâminas identificadas com letras maiúsculas

distintas para a mesma variedade diferem entre si a um nível de 5% de probabilidade pelo teste de

Scott Knott

Para o tratamento sem restrição hídrica, o qual representa um ambiente de rendimento

potencial da cultura, notou-se que as produtividades alcançadas são similares as obtidas em

outras condições experimentais ótimas de cultivo da cana, onde foram atingidos rendimentos

da ordem de 200 t ha-1 (MAULE et al. (2001); DARLI et al. (2008); SÁNCHEZ-ROMÁN et

al. (2015). Quanto às lâminas L75 e L75*, apesar das plantas submetidas a estes tratamentos

terem recebido volume de água similar, houve diferenciação entre eles, com o L75

apresentando as maiores produtividades, provavelmente em função das maiores restrições

imposta na segunda metade dos ciclos para o tratamento L75*.

Em relação às variedades, observou-se que nenhuma delas se sobressaiu sobre as

demais dentro das quatro lâminas estudadas, embora as variedades V2 e V4 tenham

apresentado os maiores rendimentos nas lâminas L100, L75 e L75*, com valores médios

iguais a 235,5; 203,5 e 171,0 t ha-1, respectivamente. Por outro lado, com os piores

0

50

100

150

200

250

300


L50 L75 L100 L75*

TC

H (

t h

a-1)

aCaC

aCaB

aDaC

bC

aB

bB

aA

bBaA

bB

cB cB

bA

aA

aA

bAaAaA

bAbAbA

bC

aB aC

aA

bC bB

cCbB

157

rendimentos, ficou a variedade V7, sendo acompanhada pela V6 nos tratamentos de menor

restrição hídrica (L100 e L75).

4.6.5 Rendimento Bruto de Açúcar – RBA

O rendimento médio de açúcar encontrado no estudo foi de 17,79 t ha-1, com as

médias entre os ciclos diferindo em apenas 2%, não havendo, portanto, diferença estatística

entre a cana-planta e a cana-soca. Contudo, as médias alcançadas por algumas variedades

permitiram que o teste estatístico identificasse interação entre estes dois fatores (Figura 62).

Figura 62 – Valores de Rendimento Bruto de Açúcar (RBA) para as 8 variedades de cana-de-açúcar sob

quatro condições de disponibilidade hídrica no solo durante os ciclos da cana-planta e cana-

soca

Com relação às lâminas de irrigação aplicadas, notou-se forte efeito significativo deste

fator (p<0,01), com as diferenças de rendimento entre a condição sem restrição hídrica e o

ambiente mais restritivo alcançando 9,42 t ha-1, como pode ser verificado na Figura 63A. As

produtividades registradas para as lâminas L100, L75, L75* e L50 foram iguais a 22,74;

18,56; 16,55 e 13,32 t ha-1, respectivamente.

0

5

10

15

20

25

30

V1 V2 V3 V4 V5 V6 V7 V8

RB

A (

t h

a-1)

L50

Planta Soca

0

5

10

15

20

25

30

V1 V2 V3 V4 V5 V6 V7 V8

RB

A (

t h

a-1)

L75

Planta Soca

0

5

10

15

20

25

30

V1 V2 V3 V4 V5 V6 V7 V8

RB

A (

t h

a-1)

L100

Planta Soca

0

5

10

15

20

25

30

V1 V2 V3 V4 V5 V6 V7 V8

RB

A (

t h

a-1)

L75*

Planta Soca

158

Resultados similares aos obtidos neste estudo também foram encontrados por Maschio

(2011) e Leal (2012), quando estes conduziram estudos com 24 variedades de cana-de-açúcar,

submetidas a duas condições de disponibilidade hídrica em ambiente protegido. A variação no

rendimento observada por estes autores oscilou entre 26 e 80%, quando realizou-se a

comparação das lâminas mais restritivas com a condição de irrigação plena.

Aumentos no RBA com o uso da irrigação também foram verificados em estudos de

campo, como nos trabalhos desenvolvidos por Dantas Neto et al. (2006) e Carvalho et al.

(2009), embora as diferenças auferidas nas condições estudadas não tenham alcançado 40%,

tendo em vista a contribuição eventual das chuvas. Esses resultados evidenciam a importância

da disponibilidade hídrica adequada para a cultura da cana, uma vez que isso implica em

incrementos consideráveis no rendimento de açúcar.

No tocante às variedades, notou-se elevada variabilidade entre as oito cultivares, com

a amplitude entre elas alcançando 47% de diferença relativa, como pode ser observado na

Figura 63B. A variedade V2 foi a mais produtiva, apresentando rendimento médio de 21,52 t

ha-1, quanto aos rendimentos menos expressivos, eles foram representados pela variedade V8,

a qual exibiu produtividade média de açúcar de apenas 14,63 t ha-1.

Figura 63 – Rendimento Bruto de Açúcar médio para os ciclos da cana-planta e cana-soca. Efeito de lâminas (A)

e comportamento varietal (B)

Na análise da Figura 64, a qual apresenta o comportamento varietal dentro de cada

uma das lâminas de irrigação estudadas, nota-se que os valores de RBA alcançados estão

diretamente relacionados com a produtividade de colmos auferida por cada uma das

variedades, tendo em vista que não houve efeito das lâminas para a variável ATR, a qual

juntamente com a TCH compõe a variável RBA. Sendo assim, de forma análoga aos

comentários realizados para a variável TCH, observou-se que as variedades V2 e V4 foram as

12

14

16

18

20

22

24

L50 L75 L100 75*

RB

A (

t ha-1

)

Lâminas

12

14

16

18

20

22

24

V1 V2 V3 V4 V5 V6 V7 V8

Variedades

BA

159

mais responsivas à irrigação, tendo a primeira alcançado produtividades de açúcar acima de

25 t ha-1, tanto para a L100 quanto para a L75, sendo nestas condições, estatisticamente iguais.

Rendimentos dessa magnitude são pouco relatados na literatura, mas também foram

registrados por Maschio (2011) e Oliveira et al. (2011), quando conduziram experimentos em

condições ótimas de disponibilidade hídrica. De acordo com Silva et al. (2014), este tipo de

estudo auxilia na caracterização das variedades para condições distintas de ambiente de

produção, uma vez que proporciona a identificação de respostas varietais potenciais,

condicionadas apenas a distinção genética dos materiais. A variedade V2, por exemplo,

destacou-se como a mais produtiva, respondendo positivamente ao elevado consumo hídrico

deste material frente aos demais, tanto no primeiro, como no segundo ciclo de cultivo. Já a

variedade V8, especificamente para o ciclo da soca, embora tenha apresentado o quarto maior

consumo hídrico, exibiu rendimentos modestos de açúcar.

Figura 64 – Médias dos valores de Rendimento Bruto de Açúcar (RBA) para os dois ciclos de cultivo das 8

variedades estudadas dentro de cada tratamento de lâmina. Variedades identificadas com letras

minúsculas distintas dentro da mesma lâmina e lâminas identificadas com letras maiúsculas distintas

para a mesma variedade diferem entre si a um nível de 5% de probabilidade pelo teste de Scott

Knott

4.7 Índices de maturação e produção da cana-de-açúcar

Tanto o índice de maturação (IM) como o índice de colheita (IC), são importantes

indicadores utilizados no cultivo da cana-de-açúcar. O primeiro é uma ferramenta que auxilia

na identificação do momento mais oportuno para a realização da colheita, visando assim, o

0

5

10

15

20

25

30


L50 L75 L100 L75*

RB

A (

t h

a-1)

aCaC aC

aB

bC

aC

bCbB

bB

aA

bBbA

cB cB cB cA

aA

aAaA

aA aAaA

bA

bA

bC

aB

aB

aA

bB

aB

cCcB

160

melhor e maior aproveitamento da cana na usina (NEVES et al., 2010). Já o segundo é

utilizado para medir a eficiência de conversão dos fotoassimilados em material de importância

econômica, no caso do presente estudo, o açúcar.

O resumo da análise de variância para o IM e o IC estão apresentados na Tabela 26, e

em ambos, observou-se efeito significativo para o fator Variedades, inclusive com presença

de interação entre ciclos, especificamente para o Índice de Maturação (p<0,01). Quanto ao

fator Lâmina, não foi observada influência dos níveis de irrigação testados sobre estes dois

índices, o que sugere não haver prejuízos para estes indicadores quando houver ocorrência de

déficit hídrico, dentro dos intervalos explorados por esta pesquisa.

Tabela 26 – Resumo da análise de variância para os Índices de Maturação e Colheita, aplicados em oito

cultivares de cana-de-açúcar conduzidas sobre diferentes condições de disponibilidade de água no

solo e durante os dois ciclos de cultivo (cana-planta e cana-soca).

Fonte de Variação

Índices de Maturação e Colheita

F

IM IC

Parcela Blocos (B) 1,795ns 0,280ns

Ciclos (C) 0,543ns 0,454ns

Sub-parcela Lâminas (L) 0,485ns 1,016ns

C x L 0,092ns 0,912ns

Sub-subparcela

Variedades (V) 10,294** 8,812*

C x V 3,162** 0,834ns

L x V 1,147ns 0,797ns

C x L x V 1,267ns 0,888ns

CV(%)

Parcela 34,02 24,06

Sub-parcela 19,84 11,46

Sub-subparcela 11,03 8,07

Média Geral 0,65 26,63

IM – Índice de Maturação; IC – Índice de Colheita; ** – Significativo ao nível de probabilidade de 1%; * –

Significativo ao nível de probabilidade de 5%; ns – não significativo; CV(%) – Coeficiente de Variação

4.7.1 Índice de Maturação

A média do índice de maturação para todo período experimental foi igual a 0,65, que

segundo categorização proposta por DEUBER (1988), classifica as variedades como em

processo de maturação.

A partir da análise da Figura 65, observa-se que houve a criação de quatro grupos de

maturação após aplicação do teste de médias de Scott-Knott, sendo a variedade V2 a que

apresentou os maiores valores para o IM, com média igual a 0,72. Essa variedade juntamente

com a V6 são as únicas cultivares precoces, o que provavelmente ajuda a explicar os maiores

valores exibido por elas.

161

Figura 65 – Índice de Maturação para as oito variedades estudadas, sob quatro diferentes lâminas de irrigação em

dois ciclos de cultivo. Variedades identificadas com letras distintas diferem entre si a um nível de

5% de probabilidade pelo teste de Scott Knott

Quando a análise do IM é realizada de forma análoga à apresentada por Barbosa

(2015) no primeiro ciclo de cultivo deste mesmo experimento, onde o autor apresentou a

relação entre o Brix medido no terço médio superior e o Brix da base do colmo, como sendo a

medida usual em campo, encontra-se valor médio de IM igual a 0,88, que segundo

classificação apresentada por Deuber (1988) indica que a cana está madura. Contudo,

observando-se a Figura 66, a qual mostra as duas formas de apresentação do IM, verifica-se

que as variedades V5 e V8, ambas cultivares de ciclo tardio, foram as únicas que não

alcançaram o limite mínimo (0,85) para classificá-las como maduras.

Figura 66 – Índice de Maturação a partir do Brix ponta/base e Brix médio superior/base

0,55

0,57

0,59

0,61

0,63

0,65

0,67

0,69

0,71

0,73

0,75

V1 V2 V3 V4 V5 V6 V7 V8

Índ

ice

de

Mat

ura

ção

Variedades

a

d

cc

b

b

b b

0,55

0,60

0,65

0,70

0,75

0,80

0,85

0,90

0,95

V1 V2 V3 V4 V5 V6 V7 V8

Índ

ice

de

Mat

ura

ção

IM ápice/base IM médio superior/base

162

No que se refere a metodologia mais usual para a determinação do IM, a qual

relaciona o Brix do ápice com o Brix da base do colmo, nota-se na literatura alguma

subjetividade quanto ao local de determinação deste último, tendo em vista que não há

consenso sobre qual é o entrenó a ser efetivamente utilizado. Viana et al. (2015), em estudos

com maturadores químicos na cultura da cana, utilizou o segundo entrenó abaixo do ponto de

quebra, o mesmo utilizado no presente estudo. No entanto, Morais et al. (2011), avaliando a

maturação de nove variedades de cana durante o primeiro ciclo de cultivo, utilizou o quarto

entrenó abaixo do ponto de corte. Já Uchôa et al. (2009) e Moura et al. (2014) não

especificaram qual o entrenó do ápice foi medido em seus trabalhos. Essas divergências na

padronização metodológica para determinação do IM, incorre em uma grande variabilidade

deste indicador, mesmo quando a cana-de-açúcar é explorada em condições similares de

cultivo, não permitindo assim o estabelecimento de comparações válidas.

4.7.2 Índice de Colheita

A Figura 67 mostra que o índice de colheita diferiu significativamente entre as oito

variedades estudadas (p<0,05), conforme havia sido mostrado na apresentação do resumo da

análise de variância (Tabela 26). O valor médio observado para todo período experimental foi

igual a 26,63%, o qual está de acordo com os valores apresentados por Doorembos e Kassam

(1979) no Boletim nº 33 da FAO, o qual exibe participação do açúcar na biomassa seca

oscilando entre 20 e 30%. Resultados semelhantes também foram obtidos por Thangavelu

(2006), quando estudava o rendimento de açúcar de 30 clones de cana pertencentes a grupos

de maturação distintos, na região sul da Índia.

No presente estudo, dentre as oito variedades avaliadas, a que mais se destacou no IC

foi a V6, com 30,9% do seu peso seco sendo representado por açúcar. Dessa forma, sendo o

IC uma medida da eficiência do transporte de fotoassimilados para o colmo, teoricamente, o

maior IC observado para a variedade V6, sugere maior eficiência de conversão dessa cultivar

frente as demais. No entanto, é preciso ponderação sobre conclusões a este respeito, uma vez

que estudos tem mostrado que o IC de uma cultura é marcadamente influenciado pela

densidade de plantio, disponibilidade de água e nutrientes e, temperatura na estação de

crescimento, conforme verificado por Monteiro et al. (1998) na cultura do milho.

Em relação às outras variedades, os menores percentuais ficaram com o grupo

composto pelas variedades V5, V7 e V8. Para o grupo intermediário, representado pelas

variedades V1, V2, V3 e V4, os valores de IC foram similares à média experimental.

163

Figura 67 – Índice de Colheita para as oito variedades estudadas, sob quatro diferentes lâminas de irrigação

(média da cana-planta e cana-soca). Variedades identificadas com letras distintas diferem entre si a

um nível de 5% de probabilidade pelo teste de Scott Knott

Além do uso com medida de rendimento econômico, o índice de colheita também tem

vasta aplicação nos programas de melhoramento genético, sendo amplamente utilizado na

avaliação da performance de genótipos submetidos a diferentes condições climáticas. Outra

aplicação que merece destaque, é seu uso em pesquisas sobre modelagem agrícola, tendo em

vista a importância deste parâmetro como ferramenta de destinação da matéria seca estimada

por modelos de simulação do crescimento e desenvolvimento de culturas (DONALD e

HAMBLIM, 1976).

Apesar da importância do IC como parâmetro utilizado na avaliação da adequabilidade

das variedades a diferentes tipos de uso, uma análise mais abrangente deve ser adotada,

considerando-se que o índice de colheita é uma medida relativa, podendo levar a

interpretações incorretas na escolha do material a ser cultivado. Como exemplo, pode-se citar

o caso da variedade V6, que apesar de possuir o maior índice de colheita dentre os oito

materiais avaliados, ficou apenas com a 5ª colocação quando se realizou a hierarquização das

variedades para a variável RBA, uma vez que a produção de colmos não foi tão expressiva

quanto o acúmulo de açúcar.

De acordo com Hay (1995), a maioria dos principais cultivos de cereais já pode ter

atingido o limite superior do índice de colheita e que futuros ganhos de rendimento terão de

ser obtidos por meio de incrementos na produção de biomassa. Diante dessa informação,

verifica-se que a cana-de-açúcar também já pode ter alcançado esse limiar, visto que as

variedades apresentadas na Figura 67 exibiram baixa variabilidade de IC, mesmo tendo sido

22

23

24

25

26

27

28

29

30

31

32

V1 V2 V3 V4 V5 V6 V7 V8

Índ

ice

de

Co

lhei

ta

Variedades

a

c cc

bb

bb

164

desenvolvidas em diferentes épocas. As variedades avaliadas neste estudo foram

desenvolvidas no período compreendido entre a década de 1950 até os anos 2000. Como

exemplo, pode-se citar a variedade V2, que apesar de ter exibido os maiores rendimentos de

colmo, foi lançada em 2008 e apresenta IC com melhoria “modesta” em relação a variedade

V8, desenvolvida no ano de 1955.

Como forma de contribuir com pesquisas futuras relacionadas com índices de colheita

para a cultura da cana-de-açúcar, a Tabela 27 apresenta os índices ICA/C e ICC/B, os quais

representam o rendimento econômico para açúcar e colmo, respectivamente. Este último

índice, já foi apresentado de forma indireta no item que trata do acúmulo e particionamento da

biomassa seca da cana-de-açúcar, no entanto, nessa nova forma de apresentação, são

mostradas as variações deste índice em função dos tratamentos de irrigação impostos.

Tabela 27 – Índices de colheita baseados em açúcar (ICA/B) e colmo* (ICC/B) para oito variedades de cana-de-

açúcar submetidas a quatro condições de disponibilidade hídrica, durante os ciclos da cana-planta e

cana-soca

Lâmina Ciclo de

Cultivo Índices de

Colheita

VARIEDADES Média

V1 V2 V3 V4 V5 V6 V7 V8

L50

Cana-Planta ICA/B 29,2 26,7 26,3 26,8 26,3 31,3 25,2 24,6 27,0

ICC/B 64,1 60,3 63,3 63,8 61,9 66,6 56,1 61,0 62,1

Cana-Soca ICA/B 27,3 24,3 26,6 28,5 22,6 33,0 25,4 28,3 27,0

ICC/B 53,5 49,1 57,7 50,7 51,9 62,5 43,7 59,4 53,56

L75

Cana-Planta ICA/B 27,3 27,5 26,3 27,2 24,4 30,7 27,3 24,4 26,7

ICC/B 63,0 61,6 63,5 65,7 62,0 68,2 60,2 60,5 63,1

Cana-Soca ICA/B 26,7 27,5 24,8 25,2 23,9 27,9 25,6 23,5 25,7

ICC/B 54,9 59,9 62,2 55,9 55,1 59,8 51,0 52,6 55,41

L100

Cana-Planta ICA/B 26,9 25,2 26,3 27,2 26,3 32,8 27,6 24,6 27,1

ICC/B 63,9 61,9 62,1 64,5 64,2 67,0 61,2 62,5 63,4

Cana-Soca ICA/B 25,6 31,1 28,6 26,6 27,5 29,4 25,9 25,8 27,6

ICC/B 58,1 59,9 62,2 55,9 55,1 59,8 51,0 52,6 56,83

L75*

Cana-Planta ICA/B 25,0 28,5 27,7 27,7 23,4 32,2 27,2 24,5 27,1

ICC/B 61,5 60,2 63,2 65,5 60,8 67,8 58,0 61,4 62,3

Cana-Soca ICA/B 23,0 25,5 26,0 26,1 25,3 29,3 18,8 23,8 25,1

ICC/B 47,0 51,6 56,8 51,1 50,6 60,1 38,1 48,1 50,41

ICA/B – Índice de Colheita para açúcar; ICC/B – Índice de Colheita para colmo; B – Biomassa Total da Parte

Aérea e Colmo* (açúcar + bagaço seco)

4.8 Indicadores de Produtividade da Água

A produtividade da água é geralmente definida como sendo a relação entre o

rendimento das culturas e a quantidade de água consumida para sua produção, e que é

expressa em produção agrícola por unidade de volume de água (ALI; TALUKDER, 2008). De

acordo com Cai e Rosegrant (2003), esse indicador é influenciado por diversos fatores, dentre

eles destacam-se as diferenças varietais, as condições climáticas e ainda a tecnologia de

irrigação e o manejo nela adotado, quando se trata, obviamente, de cultivos irrigados.

165

Os resultados apresentados na Tabela 28 mostram que os fatores Ciclo e Lâminas,

quando analisados individualmente, não afetaram as variáveis de produtividade da água,

sendo a influência destes observada apenas na biomassa seca total da parte aérea (BIOM).

Entretanto, para o fator Variedades, verificou-se diferenças significativas para todas as

variáveis, inclusive com interação desta com os outros fatores.

No tocante a variável BIOM, apesar desta não ser usualmente apresentada como um

indicador de produtividade da cana-de-açúcar, a sua análise neste tópico é pertinente, tendo

em vista que é a partir dela que será definida a produtividade da água para etanol de segunda

geração (PAE2G). A apresentação dos resultados referentes a PAE2G e suas respectivas

discussões serão objeto de um tópico exclusivo a ser comentado posteriormente.

Tabela 28 – Resumo da análise de variância para Produtividade da Água para Açúcar (PAA), Produtividade da

Água para Etanol de 1ª Geração (PAE1G), Biomassa seca total da parte aérea (BIOM) e

Produtividade da Água para Biomassa seca da parte aérea (PAB) de oito cultivares de cana-de-

açúcar, conduzidas sobre diferentes condições de disponibilidade de água no solo, durante os dois

ciclos de cultivo (cana-planta e cana-soca)

Fonte de Variação

PAA PAE1G BIOM PAB

F

Parcela Blocos (B) 2,485ns 2,263ns 5,960ns 4,596ns

Ciclos (C) 1,803ns 6,793ns 0,202ns 2,085ns

Sub-parcela Lâminas (L) 0,895ns 1,285ns 49,157** 2,305ns

C x L 0,474ns 0,638ns 1,854ns 1,221ns

Sub-subparcela

Variedades (V) 6,179** 6,403** 18,982** 0,613ns

C x V 2,755** 2,479* 20,778** 1,454ns

L x V 2,096* 1,980* 1,448* 1,753*

C x L x V 1,101ns 1,135ns 0,976ns 1,469ns

CV(%)

Parcela 34,88 35,15 16,87 21,82

Sub-parcela 22,59 22,02 19,49 19,67

Sub-subparcela 15,30 15,06 12,11 11,39

Média Geral 1,53 0,84 3,75 5,71

** – Significativo ao nível de probabilidade de 1%; * – Significativo ao nível de probabilidade de 5%; ns – não

significativo; CV(%) – Coeficiente de Variação

4.8.1 Produtividade da Água para Açúcar (PAA)

O valor médio de produtividade da água para açúcar encontrado neste estudo foi igual

a 1,53 kg m-3, que pode ser considerado alto quando se compara com os valores disponíveis

na Organização das Nações Unidas para Alimentação e Agricultura (FAO, 2015), que apresenta

PAA variando entre 0,6 e 1,0 kg m-3. Entretanto, Stedudo et al. (2012), citando trabalhos

desenvolvidos por Thompson, (1976); Olivier e Singels, (2003); e Carr e Knox (2011),

relatam faixa de valores oscilando entre 1,3 e 2,2 kg m-3. Provavelmente, as menores

produtividades de água para açúcar divulgadas pela FAO, são resultado de condições diversas

166

de cultivo da cana, que incluem sistemas de irrigação pouco eficientes, manejo inadequado da

irrigação, condições meteorológicas adversas, e ainda cultivos de sequeiro, conforme relatado

por Cai e Rosegrant (2003).

Especificamente quanto aos sistemas de irrigação, estudos como os de

Narayanamoorthy (2004) e Shrivastava et al. (2011) têm apontado que a produtividade da

água em sistemas localizados costuma ser maior do que aquelas verificadas em outras

modalidades de irrigação, por vezes, com incrementos superiores a 100%, conforme

resultados obtidos por Molden et al. (2007) na região centro-oeste da Índia. No Brasil, não se

sabe de trabalhos com PAA onde se tenha comparado rendimentos entre sistemas de irrigação

distintos, entretanto, há resultados entre condições irrigadas e de sequeiro, com diferenças de

PAA entre elas da ordem de 40% (SCARPARE et al., 2012).

No tocante as diferenças varietais identificadas no presente estudo, observou-se que a

variedade V6 foi a que apresentou os maiores valores de PAA, com média igual a 1,76 kg m-3.

Esse destaque já era esperado, tendo em vista que este material foi o que apresentou os

maiores rendimentos de açúcar e também os menores consumos de água. No entanto, as

diferenças verificadas para este material não foram estatisticamente significativas.

Na análise da Figura 68, a qual apresenta a interação entre lâminas e variedades, nota-

se que a variedade V6 se sobressaiu em todos as condições de disponibilidade hídrica

testadas, o que evidencia a sua capacidade em utilizar mais eficientemente o recurso água.

Resultados semelhantes para essa mesma cultivar também foram observados por Coelho et al.

(2012) e Leal et al. (2015) quando avaliaram 24 variedades de cana-de-açúcar em ambiente

protegido, sob duas condições de disponibilidade hídrica.

Além do destaque da variedade V6, outro material que também apresentou resultados

satisfatórios foi a V2, para a qual observou-se os maiores valores de PAA na condição

hídrico-restritiva de 75% da DHp. Esse comportamento em particular, permitiu que a hipótese

testada nesta pesquisa fosse confirmada, tendo em vista que a produtividade de água para

açúcar na condição de irrigação sob déficit foi estatisticamente igual ao da condição de

irrigação plena. Esse resultado indica que, provavelmente, para as demais variedades

estudadas, níveis de deplecionamento da água no solo menores do que os testados na condição

de lâmina de 75% da DHp possam promover melhorias significativas na variável PAA.

167

Figura 68 – Médias dos dois ciclos de cultivo para valores de Produtividade da Água para Açúcar (PAA) para as




Knott

Para as demais variedades, a V1, V2, V3 e V4 foram as que apresentaram valores

intermediários de PAA, sendo eles iguais a 1,57; 1,56; 1,56 e 1,54 kg m-3, respectivamente.

Com as menores produtividade e, portanto, as menos eficientes no uso da água, foram as

variedades V5, V7 e V8, com PAA de 1,43; 1,41 e 1,39 kg m-3.

Andrade Júnior et al. (2012), estudando a variedade RB868515 no oeste do Piauí, sob

diferentes condições de lâminas de irrigação e doses de N e K, encontraram valor médio de

PAA igual a 1,34 kg m-3, sendo, portanto, similar aos verificados para a variedade V8.

Entretanto, cabe ressaltar que a abordagem utilizada por estes autores é a que envolve o termo

“pegada hídrica” (PH), que de acordo com Amarasinghe e Smakhtin (2014), nada mais é do

que o inverso do termo produtividade da água.

4.8.2 Produtividade da Água para Etanol de 1º Geração (PAE1G)

Os dados referentes a produtividade da água para etanol dispensam análise estatística,

tendo em vista que são provenientes da aplicação de uma constante aos valores da variável

PAA para conversão em PAE1G. O valor da constante é igual a 0,56654 e esta representa o

volume de álcool anidro obtido a partir de 1 quilograma de açúcar teórico recuperável

(CONSECANA, 2006).

O valor médio da produtividade da água para etanol encontrado nesta pesquisa foi

igual a 0,84 L m-3, o qual é duas vezes maior que a média mundial estimada para a cultura da

cana-de-açúcar, que é de 0,40 L m-3 (CHIU et al., 2016). Para o Brasil, de acordo com estudos

0,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

1,2

1,4

1,6

1,8

2,0


L50 L75 L100 L75*

PA

A (

kg m

-3)

bBbA

bA

bA

aA

bA bA

aA

bA

aA

bB

aA

bAbA

aA

aB

aA

aA

aA

aAaA aA

aA

aA

aAaAaB

aA

aA

aA

aA

aA

168

desenvolvidos por Gerbens-Leenes e Hoekstra (2012), que estimaram a pegada hídrica das

principais culturas açucareiras do mundo, os autores obtiveram PAE1G de 0,53 L m-3 como

valor médio para a cana-de-açúcar brasileira.

As diferenças observadas entre os valores encontrados na literatura e os obtidos no

presente estudo, são bastante divergentes e podem ser atribuídas a condições diversas de

cultivo da cana, como já mencionado anteriormente. Outra causa provável, pode estar

associada à metodologia de estimativa da PAE1G utilizada pelos autores supracitados, que é

obtida a partir da determinação da pegada hídrica em suas três diferentes componentes: a PH

azul, PH verde e PH cinza, conforme metodologia desenvolvida por Hoekstra et al. (2011).

Para fins de comparação, adotou-se como pegada hídrica a ser confrontada com os dados

deste estudo, apenas a soma da PH verde e PH azul, as quais juntas, perfazem, o real consumo

hídrico da cultura.

Resultados semelhantes aos observados neste estudo foram obtidos por Chico et al.

(2015) na região leste do estado de Alagoas, quando estes estudaram a cana-de-açúcar

submetida a nove regimes hídricos, durante três ciclos de cultivo. Os autores encontraram

valores de PAE1G oscilando entre 0,61 e 0,82 L m-3, para a condição de sequeiro e irrigação

plena, respectivamente. Entretanto, os valores de PAE1G obtidos por Andrade Júnior et al.

(2012), também em pesquisa conduzida no nordeste brasileiro, foram mais modestos, com

PAE1G de 0,41 L m-3 para o cultivo de sequeiro e 0,73 L m-3 para condições de irrigação

plena, realizada com sistema de gotejamento subsuperficial.

No tocante às variedades, de forma análoga ao comportamento observado para a

variável PAA abordada no tópico anterior, a cultivar V6 foi a que apresentou os maiores

valores de PAE1G, com 0,97 L m-3, não sendo observado efeito das lâminas de irrigação

(Figura 69). Na sequência e em ordem decrescente de produtividade para etanol de 1ª geração,

ficaram as variedades V2, V1, V4, V3, V7, V8 e V5, com 0,87; 0,86; 0,85; 0,83; 0,80; 0,78 e

0,77 L m-3, respectivamente.

169

Figura 69 – Médias dos dois ciclos de cultivo para valores de Produtividade da Água para Etanol de 1ª Geração

(PAE1G) para as 8 variedades estudadas dentro de cada tratamento de lâmina. Variedades

identificadas com letras minúsculas distintas dentro da mesma lâmina e lâminas identificadas com

letras maiúsculas distintas para a mesma variedade diferem entre si a um nível de 5% de

probabilidade pelo teste de Scott Knott

4.8.3 Biomassa seca total da parte aérea (BIOM)

A média da biomassa seca total da parte aérea obtida ao longo de todo período

experimental foi igual a 3,75 kg por parcela, não sendo observada diferença estatística entre

os dois ciclos de cultivo. No entanto, verificou-se efeito significativo dos tratamentos de

lâminas de irrigação (p<0,01), com o acúmulo de biomassa respondendo positivamente ao

aumento de água disponibilizada às plantas.

Para o tratamento sem restrição hídrica, o rendimento de biomassa seca foi de 4,66 kg

parcela-1, sendo esse valor 24% superior ao da média experimental. Por outro lado, os

rendimentos obtidos para o tratamento de irrigação mais restritivo (L50) foram

substancialmente menores do que aqueles observados na condição potencial (L100), com a

média para esta lâmina sendo igual a 2,81 kg parcela-1. No tocante às lâminas de 75 e 75*,

estas apresentaram diferença de 12% entre elas, com a L75 exibindo os maiores rendimentos.

Conforme já observado anteriormente durante a análise de outras variáveis, as restrições

hídricas graduais impostas às plantas submetidas ao tratamento L75*, especificamente durante

a segunda metade dos ciclos de cultivo, provavelmente influenciaram negativamente os

ganhos de biomassa para este tratamento.

Com relação às variedades, a V2 foi a que apresentou as maiores produtividades de

BIOM, com média igual a 4,45 kg parcela-1. Quando se extrapola os valores auferidos na

0,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

1,2


L50 L75 L100 L75*

PA

E1

G (

L m

-3)

bAbA

aA

bAbAbB

aAbA

aA

bAbAbA

aA

bB

aBaA

aA

aA

aAaB aAaA aA

aAaA

aA aAaA

aAaA

aAaA

170

parcela para a unidade usual de avaliação de rendimento, nota-se que a produtividade

alcançada por este material atingiu a marca de 85 t ha-1 (Figura 70), que de acordo com

trabalhos realizados por Van Heerden et al. (2010) está bem próximo do rendimento potencial

da cultura, que é de 88 t ha-1. No entanto, Waclawovsky et al. (2010), citando trabalho

desenvolvido por Irvine (1983), apresentam em seu estudo sobre produção de bioenergia a

partir da cana-de-açúcar, rendimento máximo experimental de 98 t ha-1.

Para as demais variedades, observou-se que a V1, V3 e V4, formaram o segundo

grupo de produção de BIOM, dos quatro que foram criados a partir da categorização do teste

de média de Scott-Knott, essas cultivares apresentaram rendimentos de 4,0; 4,0 e 3,97 kg

parcela-1, respectivamente. A variedade V5, que formou sozinha o terceiro grupo, e as

variedades V8, V7 e V6, que compuseram o quarto e último grupo, apresentaram rendimentos

na parcela iguais a 3,65; 3,40; 3,31 e 3,33 kg parcela-1, respectivamente.

Figura 70 – Valores de biomassa seca total da parte aérea (BIOM) para as 8 variedades de cana-de-açúcar

sob quatro condições de disponibilidade hídrica no solo durante os ciclos da cana-planta e cana-

soca

A Figura 71 apresenta o desdobramento da interação entre os fatores lâminas e

variedades. Nesta forma de análise, é notório o destaque da variedade V2 frente as demais,

0

20

40

60

80

100

V1 V2 V3 V4 V5 V6 V7 V8

BIO

M (

t h

a-1)

Planta Soca

L50

0

20

40

60

80

100

V1 V2 V3 V4 V5 V6 V7 V8

BIO

M (

t h

a-1)

Planta Soca

L75

0

20

40

60

80

100

V1 V2 V3 V4 V5 V6 V7 V8

BIO

M (

t h

a-1)

Planta Soca

0

20

40

60

80

100

V1 V2 V3 V4 V5 V6 V7 V8

BIO

M (

t h

a-1)

Planta Soca

L75*L100

171

não apenas na comparação da média varietal, mas também, em função da resposta produtiva

deste material quando submetido a condições hídrico-restritivas. Este mesmo comportamento

já havia sido verificado durante a análise das variáveis TCH e RBA, e podem configurar

importantes critérios na tomada de decisão quanto a escolha da variedade a ser plantada.

Figura 71 – Médias dos dois ciclos de cultivo para valores de biomassa seca total da parte aérea (BIOM) para as




Knott

De modo geral, verificou-se que a prática da irrigação, independentemente da lâmina

avaliada, aumentou de maneira considerável o rendimento de BIOM para todas as variedades,

tendo em vista que a média de biomassa seca total de cultivos comerciais é de 39 t ha-1

(WACLAWOVSKY et al., 2010). Esses resultados evidenciam o potencial produtivo da cana-

de-açúcar em resposta a condições satisfatórias de disponibilidade hídrica.

Conforme verificado em itens anteriores, os ganhos de biomassa por unidade de área

parece ser a única forma de aumentar os rendimentos de açúcar e álcool, tendo em vista que

há evidências de que o limite fisiológico para ganhos a partir do índice de colheita já foi

alcançado. Dessa forma, os incrementos nos rendimentos de biomassa total, favoreceriam não

apenas o aumento na produtividade de açúcar e álcool de 1ª geração, mas também de palha ou

biomassa residual, que poderia ser utilizada no processo de cogeração e ainda, na produção de

etanol de 2ª geração, quando a tecnologia para esta ganhar escala comercial.

0,0

1,0

2,0

3,0

4,0

5,0

6,0


L50 L75 L100 L75*

BIO

M (

kg p

arce

la-1

)

aC

bC bB

aC

bD

aC

bCbC

bBbB

aB

bB

aB

bBbC bB

aAaA

bA

aA

bAbA

aA aA

bBbB

cB

aA

cB

bBbA

bB

172

4.8.4 Produtividade da água para biomassa (PAB)

De acordo com Steduto et al. (2007a), a produtividade da água para biomassa pode ser

definida como a relação entre a produção de biomassa seca da parte área (g ou kg), por

unidade de área (m2 ou ha), por unidade de volume de água consumida (mm ou m3), sendo

normalmente expressa em kg m-3 ou kg ha-1 mm-1. Dessa forma, quanto maior for a PAB,

mais eficiente será a cultura no uso da água.

O valor médio da produtividade da água para biomassa em todo período experimental

foi igual a 5,71 kg m-3, não sendo verificado efeito isolado de nenhum dos fatores estudados.

Quanto aos fatores combinados, verificou-se interação entre lâminas e variedades, com as

cultivares V1, V2 e V8 apresentando comportamento diferenciado para as lâminas de

irrigação estudadas, conforme é mostrado na Figura 72.

Resultados semelhantes foram encontrados por Barbosa (2015), quando estudava os

efeitos de diferentes intensidades de déficit hídrico sobre a maturação, e as implicações destas

em variáveis de rendimento e qualidade da cana, durante o primeiro ciclo de cultivo deste

mesmo experimento. Nesta abordagem, Barbosa (2015) determinou a produtividade da água

normalizada para biomassa, e verificou que as variedades V1, V2 e V8, foram as que

apresentaram as maiores PAB; contudo, naquela oportunidade, não foi verificada diferença

estatística para o fator lâmina. Acredita-se que os tratamentos de maturação estudados por

aquele autor, os quais não foram objetos de investigação nesta pesquisa, possam ter

promovido uma maior variabilidade dos dados no experimento de Barbosa (2015), que por

sua vez não permitiu que o teste estatístico identificasse diferença significativa.

Para o presente estudo, observou-se influência das condições de disponibilidade

hídrica sobre a PAB, o que é um indicativo da existência de cultivares mais eficientes do que

outras no uso do recurso água. Entretanto, de acordo com Steduto et al. (2007a), a faixa de

variação da PAB entre genótipos é relativamente estreita, e que a melhoria nesta variável só

poderia vir de descobertas genéticas que pudessem alterar a eficiência fotossintética da cana-

de-açúcar. Os autores ainda relatam que tais descobertas são extremamente difíceis de se

alcançar, e que caso elas ocorram, o tempo para obtê-las seria demasiadamente longo, uma

vez que a evolução natural da espécie, aparentemente, já desenvolveu mecanismos de

adaptação otimizados para a utilização dos recursos.

173

Figura 72 – Médias dos ciclos de cultivo para valores de Produtividade da Água para Biomassa (PAB) para as 8




Knott

4.8.5 Produtividade da Água para Etanol de 2º Geração (PAE2G)

A produtividade da água para etanol de 2ª geração obtida neste estudo foi estimada

para condições potenciais, as quais envolvem não apenas a conversão da componente

celulose, mas também dos açúcares de cinco carbonos (pentoses) que formam a fração

hemicelulose. Os termos adotados para caracterizá-los foram o PAE2GCELULOSE e

PAE2GHEMICELULOSE, os quais representam a Produtividade da Água para Etanol de 2ª

Geração a partir da fração celulose e a Produtividade da Água para Etanol de 2ª Geração a

partir da fração hemicelulose, respectivamente.

Adicionalmente aos termos PAE2GCELULOSE e PAE2GHEMICELULOSE, foi adotada

também a expressão PAETOTAL, a qual representa a eficiência no uso da água para obtenção

do rendimento potencial de etanol, passível de ser alcançado a partir do aproveitamento

integral da planta de cana-de-açúcar; esta última variável representa a soma dos termos

PAE2GCELULOSE, PAE2GHEMICELULOSE e ainda a PAE1G.

Os resultados da análise de variância para as variáveis: produtividade da água para

etanol de 2ª geração a partir da fração celulose (PAE2GCELULOSE), produtividade da água para

etanol de 2ª geração a partir da fração hemicelulose (PAE2GHEMICELULOSE) e produtividade da

água para etanol total (PAETOTAL) estão sumarizados na Tabela 29.

0,0

1,0

2,0

3,0

4,0

5,0

6,0

7,0


L50 L75 L100 L75*

PA

B (

kg m

-3)

aBaBaA

aA

aAaAaA

aA

aA aB

aA

aB

aA

aA aAaB

aB aA aAaA

aB

aA

aA aAaA

aAaA

aAaA aA

aAaA

174

Tabela 29 – Resumo da análise de variância para Produtividade da Água para Etanol de 2ª Geração para a fração

celulose (PAE2GCELULOSE), Produtividade da Água para Etanol de 2ª Geração para a fração

hemicelulose (PAE2GHEMICELULOSE), Produtividade da Água para Etanol Total (PAETOTAL) de oito

cultivares de cana-de-açúcar, conduzidas sobre diferentes condições de disponibilidade de água no

solo, durante os dois ciclos de cultivo (cana-planta e cana-soca).

Fonte de Variação

Produtividade da Água para Etanol Combustível

PAE2GCELULOSE PAE2GHEMICELULOSE PAETOTAL

F

Parcela Blocos (B) 7,098ns 7,098ns 7,388ns

Ciclos (C) 14,793ns 14,793ns 0,003ns

Sub-parcela Lâminas (L) 1,186ns 1,186ns 1,249ns

C x L 3,558* 3,558* 2,386ns

Sub-subparcela

Variedades (V) 7,234** 7,234** 2,439*

C x V 2,556* 2,556* 3,192**

L x V 1,275ns 1,275ns 1,928*

C x L x V 0,775ns 0,775ns 1,046ns

CV(%)

Parcela 21,26 21,26 19,56

Sub-parcela 23,55 23,55 19,33

Sub-subparcela 12,48 12,48 11,60

Média Geral 0,61 0,36 1,81

** – Significativo ao nível de probabilidade de 1%; * – Significativo ao nível de probabilidade de 5%; ns – não

significativo; CV(%) – Coeficiente de Variação

As médias de produtividade da água para as variáveis PAE2GCELULOSE e PAE2G

HEMICELULOSE, foram iguais a 0,61 e 0,36 L m-3, respectivamente, tendo sido observada

diferenciação estatística (p<0,01) apenas para o fator Variedades, na análise dos fatores

isolados (Figura 73).

Dentre as oito variedades estudadas, as maiores produtividades foram observadas nas

variedades V7, V2 e V1, as quais ficaram com valores de PAE2GCELULOSE e PAE2G

HEMICELULOSE iguais a 0,66; 0,65; 0,63 e 0,39; 0,39; 0,37, respectivamente. As variedades V4,

V8, V5 e V3 foram as que apresentaram valores de PAE2G intermediários, com rendimentos

iguais a 0,60; 0,60; 0,60 e 0,58 para PAE2GCELULOSE e 0,36; 0,36; 0,35 e 0,34 para PAE2G

HEMICELULOSE. Quanto ao terceiro grupo, a variedade V6 foi o seu representante, exibindo as

menores eficiências no uso da água para as variáveis PAE2GCELULOSE e PAE2G HEMICELULOSE,

com valores iguais a 0,53 e 0,31, respectivamente.

De forma análoga aos comentários dispensados para a variável PAB, as diferenças

varietais observadas para a PAE2GCELULOSE e PAE2G HEMICELULOSE foram pouco expressivas e

praticamente independentes da variação do conteúdo de água no solo. Entretanto, vale

ressaltar que para as condições deste estudo, assumiu-se que os teores de celulose e

hemicelulose são idênticos, quando na verdade existe algum grau de variabilidade entre estes,

conforme foi verificado por Ogata (2013), quando realizou a caracterização lignocelulósica de

207 genótipos de cana-de-açúcar e, também por Pereira et al. (2015) quando estudavam a

produção de etanol de 2ª geração a partir de biomassa lignocelulósica da cana. Desta forma, as

175

diferenças existentes nos teores de holocelulose das variedades podem promover incrementos

ou reduções significativas na produtividade da água para etanol de 2ª geração, devendo estas

ser quantificadas em trabalhos futuros, tendo em vista o grande potencial de incremento no

rendimento de etanol a partir da biomassa residual da cana-de-açúcar.

Figura 73 – Produtividade da Água para Etanol de 2ª Geração (PAE2G) a partir das frações celulose e

hemicelulose, obtidas de 8 variedades de cana-de-açúcar submetidas a quatro condições de

disponibilidade hídrica, nos ciclos da cana-planta e cana-soca.

Com relação à produtividade da água para etanol total (PAETOTAL), notou-se que

houve efeito combinado dos fatores lâmina e variedades (p<0,05), com média para essa

variável igual a 1,81 L m-3. As variedades V1 e V2 foram as que mais se destacaram, com

rendimentos médios iguais a 1,90 e 1,86 L m-3, respectivamente, conforme pode ser

observado na Figura 74.

Figura 74 – Médias dos ciclos de cultivo para a Produtividade da Água para Etanol Total (PAETOTAL) para as 8




Knott

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

V1 V2 V3 V4 V5 V6 V7 V8

PA

E2

G (

L m

-3)

PAE2Gcelulose PAE2Ghemicelulose

aa a

cb bbb

0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5


L50 L75 L100 L75*

PA

ET

OT

AL

(L m

-3)

aB

aAaA

aA

aAaAaAaA

bA bAbA

aA

bA

bA

bAbA aAaAaB

aA aAaA

aA

aAaA

aAaAaB

bAbB

bAbA

177

5 CONCLUSÕES

Considerando as condições em que o presente estudo foi desenvolvido e com base nos

resultados obtidos, pode-se concluir que:

a) A hipótese de que existe uma estratégia de irrigação sob déficit para a cana-de-

açúcar, em que os rendimentos auferidos nesta condição sejam similares ao obtidos

em condições de irrigação plena, foi comprovada;

b) A área foliar respondeu positivamente a maior disponibilidade hídrica no solo,

tendo sido verificado uma relação proporcional entre estas variáveis. Observou-se

variação nos valores de área foliar total da parcela entre 0,81 e 4,23 m², sendo estes

valores verificados no primeiro e último corte, respectivamente (ciclo da cana-

soca);

c) Houve incremento de biomassa seca total da parte aérea (BTPA) a medida em que

se aumentou o volume de água disponibilizado às variedades, os valores médios

observados para as lâminas de irrigação foram iguais a 4454, 6321, 7394 e 5646 g

m-2 para os tratamentos L50, L75, L100 e L75*, respectivamente. Quanto às

variedades, verificou-se que a V2 foi a mais produtiva com valor médio de BTPA

de 7062 g m-2, valor esse superior em 38% ao apresentado pela variedade V6, que

foi a menos produtiva;

d) Nos primeiros 100 dias de cultivo a matéria seca alojou-se, preferencialmente, nas

folhas, e a medida em que a planta se desenvolveu o dreno principal passou a ser

os colmos, o qual apresentou ao final dos ciclos, proporção média da BTPA igual a

0,53;

e) O rendimento de colmos aumentou de forma proporcional ao volume de água

disponibilizado às plantas, com o tratamento L100 apresentando as maiores

produções, média de 208 t ha-1, e o L50 as menores (119 t ha-1). As variedades V2

e V4 foram as que apresentaram os maiores rendimentos, com valores iguais a

235,5; 203,5 e 171,0 t ha-1, para as lâminas de 100%, 75% e L75%*,

respectivamente.

f) O valor médio para a variável rendimento bruto de açúcar foi de 17,79 t ha-1 para

todo período experimental, não tendo sido verificado diferenciação entre ciclos.

178

Para às lâminas de irrigação, as diferenças de rendimento entre a condição sem

restrição hídrica e o ambiente mais restritivo alcançou 9,42 t ha-1;

g) A produtividade da água para açúcar, bem como os demais índices de

produtividade da água, apresentou diferenças significativas para o fator lâmina, o

que indica a existência de cultivares de cana-de-açúcar mais eficientes no uso da

água;

h) A produtividade da água para etanol total (PAETOTAL) apresentou valores

expressivos, com média para essa variável igual a 1,81 L m-3, o que evidencia o

rendimento potencial de etanol (1G + 2G) a partir da cana-de-açúcar quando é

adotado o aproveitamento integral das plantas.

179

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